[发明专利]一种低信噪比下的空时分组编码MIMO‑OFDM系统时频同步新方法

说明书

技术领域

本发明涉及MIMO-OFDM技术领域，特别是一种低信噪比下的STBC MIMO-OFDM系统时频同步新方法。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，人们对无线通信技术的传输速率和稳定性以及可靠性具体越来越高的要求。现有的正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波传输技术，其具有频谱利用率较高、抗多径衰落等特点。多输入多输出(MIMO)技术则是充分利用空间资源，实现多发射多接收的功能，在不增加频谱资源和发射天线功率的情况下，提高信道的容量。将MIMO与OFDM结合的系统具有信号传输稳定、频谱利用率高、高速传输率等特点，能够很好地满足下一代无线传输网络的要求，并且也是后期无线通信技术发展的必然趋势。其主要应用的领域包括：无线局域网(WLAN)、无线宽带接入(Wimax)、下一代移动无线通信系统(B3G/4G)等。

为了提高无线通信技术的传输速率和稳定性以及可靠性，在低信噪比条件下的空时分组编码(STBC)多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统中，MIMO-OFDM技术具有信号传输稳定、频谱利用率高、高速传输率等特点，并且采用STBC编码可以实现多发天线联合编码技术，天线分集可抵抗信道的衰落，提高无线通信链路的可靠性；通过STBC编码增加传输的空时冗余信息，提高无线通信传输的稳定性与可靠性。

在低信噪比条件下，现有的MIMO-OFDM同步算法时频同步算法性能均受到影响。因此，在低信噪比条件下，要想获得性能良好的时频同步性能，该时频同步算法是值得深入研究。Ali Rachini等人提出STBC MIMO OFDM系统时间同步算法，采用正交性良好的CAZAC序列和Walsh-Hadamard序列作为训练序列，利用本地训练序列与数据信号相关获取良好的时间同步性能。仿真结果表明在低信噪比条件下，时间同步性能较优。但没有考虑频偏估计对系统性能的影响。FAN Hui-li等人提出MIMO-OFDM系统时频同步算法，采用共轭结构的CAZAC序列作为训练序列，利用接收端数据信息自相关获取同步信息。仿真结果表明该方法在低信噪比条件下时频同步较好，但该方法不足是频偏估计范围较小。对比文献：[1]R.N.Ali,B.D.Ali,N.Fabienne and B.Bilal.Timing synchronization method for MIMO-OFDM system using orthogonal preamble[C].19th International Conference on Telecommunications(ICT 2012),2012:1-6.[2]H.L.Fan,J.F.Sun,P.Yang,D.S.Li.A Robust Timing and Frequency Synchronization Algorithm for HF MIMO OFDM Systems[C].IEEE Conference on Global Mobile Congress(GMC),2010:1-4.这些同步方法都是将训练序列插入到OFDM数据符号上的同步方法，其不足处是降低系统的频谱利用率和降低发射机的发射功率。

因此，为了克服现有MIMO-OFDM系统同步方法存在的不足，本发明提出一种低信噪比下的STBC MIMO-OFDM系统时频同步新算法，该同步方法的训练序列是叠加到OFDM数据符号上，其可以有效的提高频带利用率和发射机的发射功率。

发明内容

本发明的目的是在于提出一种低信噪下的STBC MIMO-OFDM系统时频同步新方法，从而克服现有的MIMO-OFDM系统同步方法的不足。本发明提出同步新方法，首先是设计一种正交性良好的复正交互补序列，其次利用该序列的共轭取反特性构造出新的训练序列，该训练序列具有良好的自相关性和较弱的互相关性，并且有优良的正交性。将训练序列叠加到一个完整的OFDM数据符号上成为发射信号，在接收端，利用接收端数据信号和本地训练序列相关可以获得精确的同步信息，利用接收端数据信号与本地训练序列相关运算求相位来获取整数频偏估计值。精确的时间同步和频率同步可以保证传输的数据信息正确解调。

为了实现上述目的，本发明提出的一种低信噪比下的STBC MIMO-OFDM系统时频同步新方法的创新点：

(1)本发明设计一种基于复正交互补序列的训练序列，该训练序列采用共轭取反特性提高训练序列的自相关性。