[发明专利]一种用于MIMO系统的帧同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种MIMO系统的帧同步方法，属于移动通信技术领域。

背景技术

在MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术中，发射端和接收端分别使用多根天线来提高信道容量改善信道质量，这种技术充分利用了空间资源，在有限的频谱资源下可以成倍提高系统信道容量，其中massive MIMO技术已成为未来移动通信领域的重要技术之一。

MIMO的发展也带来了很多需要解决的问题，比如系统无线信号的帧同步问题。目前针对MIMO系统接收端多天线的帧同步方法很少，特别是在massive MIMO系统中，接收端配置了大量的天线，如何降低大量接收天线带来的帧同步资源开销和如何处理好某些天线由于障碍物的影响不能进行帧同步等问题成为了系统设计的难点，为此，需要提出一种复杂度较低、健壮性好的帧同步算法。

在MIMO系统中，发送端的多天线同步地发送具有一定帧结构的无线信号，该无线信号在固定的位置上会插入同步序列，同步序列选择的要点是要有良好的自相关性，同时为了降低同步序列对系统有限频谱资源的过多占用，一般同步序列采用窄带的低通信号，如何通过对该窄带低通信号的检测来确定无线帧的开始位置成为了MIMO系统帧同步的关键点，也是该系统后续进行MIMO解调所依赖的基础。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于MIMO系统的帧同步方法，该方法解决了MIMO系统中多天线的帧同步问题，同时应对了massive MIMO中在大规模天线下遇到的复杂性和有效性问题，通过本同步方法能够及时快速准确地找到无线帧的同步位置。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于MIMO系统的帧同步方法，适用于MIMO系统，通过检测MIMO无线帧的同步序列以找到该序列的位置，从而对MIMO无线帧进行时间同步，技术方案如下：

(1)由射频接收到的数据进行低通滤波，滤除同步信号频带外的信号。

(2)对低通滤波之后的低通信号进行降采样。

(3)用降采样之后的信号与本地的同步时域信号进行互相关。

(4)对互相关运算结果进行求模运算并在一个无线帧中搜索峰值，用峰值的位置来进行同步的定位，找到同步位置。

(5)对找到的峰值与互相关器输出的平均值进行比较，如果小于平均值一定倍数，则搜索到的峰值无效。

(6)计算找到的峰值位置与之前的峰值位置的偏移量，如果偏移太大则定位无效。

(7)对所找到的多根天线上的有效同步位置求众数，作为最终整个接收端的同步位置。

优选地，所述方法在发送端，所有天线同步地发送具有一样的MIMO帧结构的无线帧，每根天线上必须发送相同的同步序列。

优选地，在步骤(1)中，低通滤波器的截止频率为同步信号的带宽。

优选地，在步骤(2)中，降采样倍数的设置要能保证：降采样之后低通信号频谱不混叠。

优选地，在步骤(3)中，所述的本地的同步时域信号为本地生成的同步信号经过降采样之后的信号，每根天线所接收并经过低通滤波和降采样之后的信号同时与本地同步信号进行互相关，得到每根接收天线上的互相关结果，所述的互相关器的窗大小为原始同步时域信号的长度除以降采样倍数。

优选地，在步骤(4)中，搜索峰值是在一个无线帧的时间内，寻找该时间段内互相关器输出的模值的最大值，根据该最大值所在无线帧中的位置对同步信号定位，需要在互相关器的输出之后设置一个计数器，用来对互相关器的每一个输出进行计数，计数器的计数周期为一个MIMO无线帧的总采样点数除以降采样倍数，计数器的设计对接收信号每一个点进行了定位。

优选地，在步骤(5)中，判断峰值的有效性的根据是峰值远远大于互相关器输出数据的平均值的这一性质。

优选地，在步骤(6)中，判断同步位置的有效性，因为MIMO系统中无线帧之间是连续的，所以接收端的前后无线帧的同步位置不会偏移太大。

优选地，在步骤(7)中，找众数的目的一是能杜绝某些天线同步错误导致系性能的大幅下降，二是找众数过程，计算量小，易于系统实现。

本发明相比现有技术，具有以下有益效果：