[發明專利]一種基于滑動窗峰值檢測的OFDM系統同步方法

有效

• 申請號: 201710107105.0
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106789825B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 辜方林;魏急波;王杉;趙海濤;黃圣春;熊俊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王學強

本發明涉及一種基于滑動窗峰值檢測的OFDM系統同步裝置及方法。該裝置包含延時相關計算單元、計數器單元、差值計算單元和判決器。該方法涉及的參數（檢測門限和窗口長度等）與信號的強弱無關，只與信號的結構有關，因此能適應信號變化，可以有效緩解固定門限方案存在的丟幀問題，也具有良好的對抗噪聲和干擾的能力，能夠防止干擾、噪聲存在的條件下產生大量誤同步的現象，具有良好的魯棒性，相關性能已在實際系統中得到檢驗。

技術領域

本發明屬于移動通信系統技術領域，尤其涉及一種OFDM系統同步裝置及方法。

背景技術

OFDM系統模型如圖1所示，發送數據經過信道編碼，QAM映射，IFFT和加CP等處理后得到OFDM信號，再經過無線信道傳輸。接收端先要對接收信號進行同步處理，估計并補償符號定時和載波頻率偏差，才能保證后續QAM解映射，信道解碼等處理正確進行。

假設N為OFDM的IFFT(FFT)點數，N_u為非虛子載波個數。在每個OFDM符號前加入長度為N_G的循環前綴。X(k)表示調制在第k個子載波上的頻域符號。那么，發送端基帶OFDM時域采樣信號x(n)可以表示為

其中n∈[-N_G,N-1]，j為

假設多徑衰落信道的沖激響應h(n)為

其中，L為路徑數，h_l為第l條路徑對應的復增益，τ_l為第l條路徑對應的時延，δ(n-τ_l)為單位沖激響應函數。當不存在定時和頻率偏差時，接收信號可以表示為y(n)＝x(n)*h(n)，表示卷積運算。對接收信號y(n)進行FFT運算得到其頻域表達式：

其中，X(k),Y(k),H(k),W(k)分別為第k個子載波上的發射信號、接收信號、多徑信道和噪聲的頻率響應，發射信號經過多徑衰落信道后，存在定時偏差和頻率偏差的接收時域采樣信號r(n)為

其中，d為以采樣周期歸一化的符號定時偏差，ε為以子載波間隔歸一化的載波頻偏。w(n)表示均值為0，方差為的加性高斯白噪聲信號，

當存在定時偏差和頻率偏差時，接收信號的時域表達式為

其中，R(k)為第k個子載波上接收信號r(n)的頻率響應。可以看出，在OFDM系統中STO不僅能引起相位失真(通過均衡器能補償)，而且可能引起ISI(一旦發生，無法被修正)，而CFO則會破壞子載波之間的正交性，引入ICI。因此，接收機同步技術的性能是影響OFDM系統性能的關鍵技術之一。

發明內容

為了解決現有OFDM同步裝置易受到檢測門限的影響產生虛同步或者誤同步的情形，本發明特提出一種基于滑動窗峰值檢測的OFDM系統同步裝置及方法，裝置包括含延時相關計算單元、計數器單元、差值計算單元和判決器，裝置創造點在于該裝置的同步性能不再受到檢測門限的影響，具有很好的穩定性和可靠性。

一種基于滑動窗峰值檢測的OFDM系統同步方法，具體內容是通過尋找滑動窗的相關峰值，實現OFDM系統的定時同步和頻偏估計。具體步驟包括計算信號的延時相關，并通過搜尋延時相關值變化趨勢確定延時相關峰值，進而實現定時同步和頻偏估計。本方法的創新點在于通過搜尋延時相關值變化趨勢確定延時相關峰值，無需人為設置檢測門限，提高了同步算法的穩定性和可靠性。

同步序列的選取會影響到算法的同步性能。作為一種幅度恒定、自相關和互相關性良好同步序列，Chu序列已被實際OFDM系統廣泛用于解決信號同步問題。具體而言，Chu序列的特性可以歸納為如下幾個方面：