[發明專利]一種基于ZCZ序列的MIMO前導序列生成方法及接收裝置

有效

• 申請號: 201410699785.6
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104468038B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 王海明;王宇;何世文;黃永明;張軍;洪偉;江華
• 申請（專利權）人: 江蘇中興微通信息科技有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L25/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 李玉平

1.一種基于ZCZ序列的MIMO前導序列生成方法，其特征在于：序列集合中的ZCZ序列重復次構成第q根發射天線的前導序列；其中，q＝1,…,N_Tx，N_z表示一條ZCZ序列的長度，Q表示ZCZ序列條數，Z為零相關區的長度，N_Tx為發射天線數；

選取具有如下性質的

(1)序列長度N_z的大小滿足頻率同步的要求，T_s表示時間抽樣間隔，接收端做頻率同步時歸一化載波頻偏沒有整數頻偏，只需要估計歸一化載波小數頻偏，復雜度較低，其中歸一化載波頻偏指實際頻偏與N_zT_s之積；

(2)序列條數Q必須滿足Q≥N_Tx；

(3)零相關區長度Z必須滿足ZT_s≥τ_max，τ_max為最大多徑時延；

(4)序列集合的歸一化周期自相關最大旁瓣低于給定閾值T_a，歸一化周期互相關最大峰值低于給定閾值T_c，0＜T_a＜1,0＜T_c＜1，為滿足時間同步的魯棒性能所選取的值；

(5)序列元素屬于有限符號集合{+1,-1}或者{+1,-1,+j,-j}；

確定每根天線的前導序列重復ZCZ序列的重復個數的方法的如下：

(1)利用延遲相關幀檢測算法得到在不同的信噪比、不同的閾值下的漏檢率和誤檢率，在滿足幀檢測性能的低漏檢率和低誤檢率條件下，確定延遲相關幀檢測算法中延遲相關值大于給定閾值的接收序列持續時間T，則用作幀檢測功能所需重復ZCZ序列的個數為表示x向上取整函數；

(2)利用頻率同步算法，由不同ZCZ序列的重復個數得到不同估計頻偏的RMSE性能曲線，F為仿真幀數，為第n_F幀的真實頻偏，為第n_F幀的估計頻偏，找到RMSE性能曲線低于閾值T_RMSE對應的ZCZ序列重復個數T_RMSE為滿足頻偏估計性能條件下的閾值；

(3)利用快速相關器進行時間同步和信道估計，用不同的ZCZ序列重復次數得到不同估計信道的NMSE性能曲線，找到NMSE性能曲線低于閾值T_NMSE對應的ZCZ序列重復個數T_NMSE為滿足信道估計性能條件下的閾值；最后確定前導碼中ZCZ序列的總重復個數為

延遲相關幀檢測算法的實現過程如下：

采用延遲相關幀檢測算法，接收端時域序列做延時相關，進行幀檢測，并進行粗定時同步，表示如下：

其中，r表示接收序列，n表示離散時間抽樣點，c(n)表示延遲相關值，P(n)表示接收幀一個符號的能量，m(n)表示歸一化判決變量，(·)^*表示共軛操作；當m(n)大于某個閾值Th，0＜Th＜1，并持續一段時間T，0＜T≤2N_zT_s，就可以判斷檢測到幀了。

2.一種基于ZCZ序列的MIMO前導序列的接收裝置，其特征在于：主要包括幀檢測模塊、自動增益控制模塊、頻率同步模塊、時間同步模塊、信道估計模塊和前導序列結束標識模塊，各主要模塊的實現過程如下：

(1)幀檢測、自動增益控制和頻率同步三個模塊的實現過程如下：

1)幀檢測模塊：采用延遲相關幀檢測算法，接收端時域序列做延時相關，進行幀檢測，并進行粗定時同步，具體表示如下：

其中，r表示接收序列，n表示離散時間抽樣點，c(n)表示相關值，P(n)表示接收幀一個符號的能量，m(n)表示歸一化判決變量，(·)^*表示共軛操作，N_z表示一條ZCZ序列的長度；當m(n)大于某個閾值Th，并持續一段時間T，就可以判斷檢測到幀了；

2)自動增益模塊：判斷檢測到幀之后，啟動AGC進行能量調整，表示如下：

其中，P_q為序列的能量值，為序列的第k個值，η為AGC的調整值；

3)頻率同步模塊：利用前導序列的重復性檢測頻偏，表示如下：

其中，f_offset表示頻偏，x(n)表示理想接收序列x的第n個值，即不含頻偏的接收序列，∠(·)表示求相角運算，D＝kN_z,k＝1,2,3,…，且D越大，頻率估計越精確，但估計范圍越小；反之，則頻率估計越不精確，但估計范圍越大；

(2)時間同步模塊的具體實現如下：

1)對于第u根接收天線，u＝1,…,N_Rx，N_Rx為接收天線數，算出經過頻率同步后的接收序列與本地第q個ZCZ序列的周期相關值，這些周期相關值構成的向量其中，

(·)^*表示共軛操作，mod(i,N)表示求i對N的模數；

2)將分成段相關向量，其中，第1段到S-1段的長度為N_d，第S段長度為N_z-(s-1)N_d，注意N_dT_s≤τ_max，τ_max為最大多徑時延；

3)取出每一段相關向量中絕對值最大的相關值并記下相應位置

4)設記下集合中最大的元素則這根接收天線時間同步的位置為round(·)為取整函數，N_Tx為發射天線數；

(3)信道估計模塊的具體實現如下：

對于第u根接收天線，在時間同步完成之后，確定了符號的起始位置L_u，則第q根發射天線到第u根接收天線的時域物理信道為：

huq=(cmod(Lu,Nz)q,...,cmod(Lu+Z-1,Nz)q)T---(4)]]>

其中，Z為ZCZ序列零相關區的長度；

(4)前導序列結束標識模塊的具體實現如下：

對于第u根接收天線，前導序列之后的數據序列與本地不相關，則當

Σq=1NTxc~mod(Lu,Nz)qΣq=1NTxcmod(Lu,Nz)q≤ρ---(5)]]>

判斷前導序列結束，為當前符號算出的相關值，為上一符號算出的相關值，ρ為判斷閾值。