[发明专利]一种高速移动环境下定时同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及多天线系统中定时同步方法，特别涉及一种高速移动环境下定时同步方法。

背景技术

随着移动通信应用的不断发展和扩大，在一些特殊的场合如高速铁路，要求在高速移动环境下能够实现数据的高速传输。其中，帧定时同步技术作为移动通信传输中重要的组成部分，对移动通信系统至关重要。如何在高速移动环境下（如高速铁路），实现移动通信系统的时间定时同步，是现代移动通信系统一个艰巨而富有挑战性的任务。

移动通信系统中的定时同步技术主要分为两类：基于数据辅助的定时同步方法和基于非数据辅助的定时同步方法。第一类方法是基于参考符号进行同步，这类方法的优点是捕获快、精度高，计算复杂度低，适合分组数据通信，缺点是降低数据传输效率。第二类方法采用盲估计。它利用信号的特殊结构进行同步参数估计。盲估计的最大优点是不需要额外的参考符号开销，缺点是受多径干扰的影响较大，高精度估计需要累积几十个甚至上百个符号，捕获时间长。此外，该类方法的性能常常会受到信道的统计特性，信道的频率选择性以及信道的时间选择性等因素的影响。在实际系统，如无线局域网（WLAN）以及长期演进技术(LTE)等系统中，通常采用发送参考同步信号的方式来获得系统的同步。在高速移动环境下，这类定时同步方法的性能会恶化。

发明内容

本发明的目的是在很对现有技术的不足，提出了一种高速移动环境下定时同步方法。该方法基于正交角域子空间投影，用于提高高速移动环境下帧定时同步性能的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

步骤(1).利用事先构造的正交角域空间基矢量                                               ，对接收到的多天线信号进行正交投影，即；

其中 

式中，方向矢量具体如下：

其中,为接收天线经过载波波长归一化后的归一化长度，为天线之间的归一化间隔，为接收天线个数, 。

步骤(2).在各个正交角域空间上，对投影后的第m个角域空间上的接收信号进行粗定时同步，然后通过自相关运算结果来获得粗定时同步位置，即：

式中为参考同步帧头中短训练序列的周期长度，为自然数；

计算功率归一化因子，具体如下：

                       

则有：

利用得到的延迟功率归一化因子来计算获得粗定时同步位置，即：

                      

式中，是一个预先设定的门限值，其取值可以通过仿真确定。

步骤(3).利用自相关运算结果来估计等效频偏，自相关运算公式如下：

则估计得到的等效频偏为：

式中，为周期数量，是正整数；为采样间隔。

步骤（4）.利用在各个角域空间上估计得到的估计得到的等效频偏，对各个角域空间上的信号进行多普勒参数补偿，并计算得出多普勒参数补偿后的信号，即:

。

步骤(5).利用等效频偏对多普勒参数补偿后的信号进行精同步估计，得到精同步估计值，即：

              

式中，为本地产生的长训练序列；为精同步搜索窗的大小，K为参考同步帧头中长训练序列的周期长度。

步骤(6).各个正交角域空间上精同步估计值的合并和定时判决，则最后输出的精同步信号位置为：                  

。

本发明有益效果如下：