[发明专利]灵活子载波OFDM系统的同步方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信传输技术领域，特别涉及一种灵活子载波OFDM系统的同步方法及装置。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术是多载波调制方法中的一种，其主要思想是：将高速的串行数据流分成若干组低速的并行数据流，调制在各个子信道上传输，使每个子信道上的信号带宽都小于信道的相干带宽，能够有效地降低频率选择性衰落的影响。随着无线通信的发展，支持多业务传输的无线传输系统得到了广泛的关注。灵活子载波OFDM技术通过在有效子载波集Ω上调制子载波，在其它子信道上调制虚拟子载波，可以灵活改变系统的中心频率和带宽，给信号的灵活传输提供了一种解决方案。

相对于单载波系统，OFDM技术对同步偏差更加敏感，因此要求在接收端进行更加精确的同步。造成接收端和发送端存在同步偏差的原因主要有三个：第一个是对OFDM数据块进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation，FFT)运算的窗口位置存在偏差；第二个是接收端和发送端载波时钟晶振不完全匹配和多普勒平移造成的载波频率偏差和载波相位偏差；第三个是接收端和发送端采样时钟晶振不完全匹配造成的采样频率偏差和相位偏差。同步偏差会破坏OFDM子载波之间的正交性，造成符号间串扰(ISI)和子载波间干扰(ICI)。

到目前为止已经有了一些OFDM同步方法。文献[T.M.Schmidl，and D.C.Cox，“Robust frequency and timing synchronization for OFDM，”IEEE Trans.Commun，vol.45，pp.1613-1621，Dec.1997]提出一种滑动自相关的方法，复杂度较低，但是定时估计在低信噪比和多径环境下存在较大的方差，文献(Jun.Wang，Zhi-Xing.Yang，Meng.Han，and Chang-Yong.Pan，“A Combined Code Acquisition and Symbol Timing Recovery Method for TDS-OFDM，”IEEE Trans.Broadcast.，vol.49，no.3，Sept.2003.)利用接收信号和本地序列做滑动互相关，可以进行精确的定时估计，可是复杂度比较高。因此需要一种精度高、复杂比较低的同步方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何实现一种精确的定时估计，并且实现复杂度较低的OFDM系统的同步方法。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种灵活子载波OFDM系统的同步方法，包括以下步骤：

S1：发送端在有效子载波集上调制已知序列生成训练序列帧，调制有效数据生成时域信号帧；

S2：发送端将所述训练序列帧与所述时域信号帧组成发射信号，并通过天线或耦合器发射；

S3：接收端对接收信号和本地训练序列进行降采样；

S4：接收端利用降采样信号进行定时估计；

S5：接收端进行载波频率偏移估计。

其中，在步骤S1中，生成时域信号帧的方式为：在所述有效子载波集上调制有效数据，在其他子载波上调制虚拟子载波，然后对频域数据进行傅里叶反变换，并加上相应保护间隔，得到时域信号帧。

其中，在步骤S1中，生成训练序列帧的方式为：在有效子载波集上调制已知序列，在其他子载波上调制虚拟子载波，然后对频域数据进行傅里叶反变换，并加上相应保护间隔，得到训练序列帧。

其中，在步骤S2中，所述训练序列帧与所述时域信号帧组成发射信号的方式为：突发方式组帧或连续方式组帧。

其中，在步骤S3中，进行降采样时降采样因子为小于最大降采样因子的任意整数，其中最大降采样因子等于子载波总数和所述有效子载波集大小的比值。

其中，在步骤S4中，利用降采样后的接收信号和降采样后的本地训练序列进行滑动互相关，相关峰的位置指示估计的最佳起始点的位置。

其中，在步骤S4中，滑动互相关的实现方式为：时域实现或通过FFT辅助实现。

其中，在步骤S5中，利用降采样信号的相邻两个相关峰进行载波频率偏移估计，或利用降采样之前的相邻两个训练序列帧之间的自相关特性进行载波频率偏移估计。

本发明还提供给了一种灵活子载波OFDM系统的同步装置，包括发送端和接收端，所述发送端包括：