[发明专利]一种基于滑动窗峰值检测的OFDM系统同步方法

说明书

本发明涉及一种基于滑动窗峰值检测的OFDM系统同步装置及方法。该装置包含延时相关计算单元、计数器单元、差值计算单元和判决器。该方法涉及的参数（检测门限和窗口长度等）与信号的强弱无关，只与信号的结构有关，因此能适应信号变化，可以有效缓解固定门限方案存在的丢帧问题，也具有良好的对抗噪声和干扰的能力，能够防止干扰、噪声存在的条件下产生大量误同步的现象，具有良好的鲁棒性，相关性能已在实际系统中得到检验。

技术领域

本发明属于移动通信系统技术领域，尤其涉及一种OFDM系统同步装置及方法。

背景技术

OFDM系统模型如图1所示，发送数据经过信道编码，QAM映射，IFFT和加CP等处理后得到OFDM信号，再经过无线信道传输。接收端先要对接收信号进行同步处理，估计并补偿符号定时和载波频率偏差，才能保证后续QAM解映射，信道解码等处理正确进行。

假设N为OFDM的IFFT(FFT)点数，N_u为非虚子载波个数。在每个OFDM符号前加入长度为N_G的循环前缀。X(k)表示调制在第k个子载波上的频域符号。那么，发送端基带OFDM时域采样信号x(n)可以表示为

其中n∈[-N_G,N-1]，j为

假设多径衰落信道的冲激响应h(n)为

其中，L为路径数，h_l为第l条路径对应的复增益，τ_l为第l条路径对应的时延，δ(n-τ_l)为单位冲激响应函数。当不存在定时和频率偏差时，接收信号可以表示为y(n)＝x(n)*h(n)，表示卷积运算。对接收信号y(n)进行FFT运算得到其频域表达式：

其中，X(k),Y(k),H(k),W(k)分别为第k个子载波上的发射信号、接收信号、多径信道和噪声的频率响应，发射信号经过多径衰落信道后，存在定时偏差和频率偏差的接收时域采样信号r(n)为

其中，d为以采样周期归一化的符号定时偏差，ε为以子载波间隔归一化的载波频偏。w(n)表示均值为0，方差为的加性高斯白噪声信号，

当存在定时偏差和频率偏差时，接收信号的时域表达式为

其中，R(k)为第k个子载波上接收信号r(n)的频率响应。可以看出，在OFDM系统中STO不仅能引起相位失真(通过均衡器能补偿)，而且可能引起ISI(一旦发生，无法被修正)，而CFO则会破坏子载波之间的正交性，引入ICI。因此，接收机同步技术的性能是影响OFDM系统性能的关键技术之一。

发明内容

为了解决现有OFDM同步装置易受到检测门限的影响产生虚同步或者误同步的情形，本发明特提出一种基于滑动窗峰值检测的OFDM系统同步装置及方法，装置包括含延时相关计算单元、计数器单元、差值计算单元和判决器，装置创造点在于该装置的同步性能不再受到检测门限的影响，具有很好的稳定性和可靠性。

一种基于滑动窗峰值检测的OFDM系统同步方法，具体内容是通过寻找滑动窗的相关峰值，实现OFDM系统的定时同步和频偏估计。具体步骤包括计算信号的延时相关，并通过搜寻延时相关值变化趋势确定延时相关峰值，进而实现定时同步和频偏估计。本方法的创新点在于通过搜寻延时相关值变化趋势确定延时相关峰值，无需人为设置检测门限，提高了同步算法的稳定性和可靠性。

同步序列的选取会影响到算法的同步性能。作为一种幅度恒定、自相关和互相关性良好同步序列，Chu序列已被实际OFDM系统广泛用于解决信号同步问题。具体而言，Chu序列的特性可以归纳为如下几个方面：