[发明专利]时频双扩OFDM系统的改进同步算法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域现有的DS-CDMA（Direct Sequence-Code Division Multiple Access，直接序列码分多址）技术和MC-CDMA（Multicarrier-Code Division Multiple Access，多载波码分多址）技术，具体涉及一种时频双扩OFDM（ETF-OFDM,Expanded Time and Frequency OFDM）系统的改进同步算法。

背景技术

作为一种扩频方式，直接序列码分多址（Direct Sequence-Code Division Multiple Access，下文简称DS-CDMA）通过将携带信息的窄带信号与高速地址码信号相乘，获得宽带扩频信号，接收端通过用与发射端同步的相同地址码信号去控制输入变频器的载频相位即可实现解扩。DS-CDMA系统具有优越的抗窄带干扰特性和灵活多变的多址能力。然而，由于DS-CDMA系统是干扰受限的，其容量受限于符号间干扰（ISI）和多址干扰（MAI）等影响，当用户数量增多时，通信质量会严重恶化，这是制约DS-CDMA进一步发展的一个瓶颈。

基于以上传统DS-CDMA系统的优缺点分析，人们将DS-CDMA和OFDM相结合，形成了适用于高速率传输的多载波CDMA（Multicarrier Code Division Multiplexing Access，下文简称MC-CDMA）。作为一种多载波多址通信方式，MC-CDMA让每一个频道使用所能提供的全部频谱，把原先在一个信道内传输的数据分到若干个信道中进行传输，即通过将扩频序列的不同码片调制到不同的子载波上实现频域扩展，在提高系统容量的同时还提高了频带的利用率。

目前，MC-CDMA还存在两点不足：第一，在遇到频率选择性衰落信道时，如果相对信道时延扩展来说，发射端发射的是一个时间宽度较窄的脉冲信号，在频域传输带宽则相对较大，若传输带宽比信道相干带宽大，这时信号之间的相关性变差，信道在一个符号带宽内变化剧烈，进入深衰落。第二，在遇到时间选择性衰落信道时，如果相对最大多普勒频移来说，发射端发射的是一个带宽较窄的频域信号，在时域符号周期较长，若取样时间间隔大于相干时间，信号的相关性变差。这时信道在一个符号周期内变化剧烈，进入深衰落。而采用两组扩频码的时频双扩OFDM系统可以灵活地通过分配扩频码使得发送信号的能量能够尽可能集中在信道条件较好的子载波上，从而以较好地弥补MC-CDMA的缺陷，提高系统的性能。

发明内容

本发明的目的是提出一种时频双扩OFDM系统的改进同步算法方案。该方案不仅很好地继承了时频双扩OFDM较高的频带利用率并可以有效地抑制加性高斯白噪声（AWGN）信道中的干扰，同时针对突发性信息传输，提出一种快速帧和符号同步算法，使得系统只需要一个训练符号即可进行符号同步。

为达到上述目的，本发明提供了一种时频双扩OFDM系统的改进同步算法方案，具体实现步骤包括：

1)把每L个经过调制的符号合并起来形成信号流b_k=(b_k,1,…,b_k,L)^T并发送给第k个用户。用w_k=(w_k,1,…,w_k,M)表示第k个用户长度为M的扩频码，b_k中的每一个信号b_k,l乘以相应的w_k进行发送。将所有用户的信号求和后得到一个新的信号x=(x_1,1,…,x_L,M)^T，这样就完成了对信号的时域扩频；

2)将信号x分成LM个并行支路，每个支路x_l,m分配在N个子载波上，用c_l,m=(c_l,m,₁,…,c_l,m,N)表示x_l,m的扩频码，那么便得到在子载波n上的发送信号为s_n=∑_l∑_mx_l,mc_l,m,n，这样就完成了对信号的频域扩频；