[发明专利]自相关与互相关结合的多段重复序列OFDM同步算法

说明书

本发明提供了自相关与互相关结合的多段重复序列OFDM同步算法。本算法提出了一种经过拓展后的多段重复的导言结构，充分结合了互相关和自相关函数的特性，采用全新的定时度量指标，从而获得更好的定时同步性能。相对于其他算法，本发明能够充分利用多段导言结构和循环前缀所携带的信息，消除“平台效应”，同时结合了自相关算法的频率稳定性和互相关算法的定时包络单脉冲性，提升了OFDM系统的同步性能。同时，算法灵活可调，可在算法性能和运算量之间进行选择，满足不同需求。

技术领域

本发明涉及数字无线通信领域，具体涉及一种适用于正交频分复用(OFDM)系统，基于多段重复导言结构的定时同步算法。

背景技术

近年来，正交频分复用技术(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplex)得到了越来越多的关注和研究。由于OFDM具有频谱利用率高、数据传输速率快和抗多径衰落能力强等优点,它已被指定为欧洲音频广播(Digital Audio Broadcasting,DVB)和数字陆地视频广播(Digital Video Broadcasting-Terrestrial,DVB-T),无线局域网802.11a、3GPP LTE(The 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution)和WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等国际无线传输标准的物理层规范。OFDM系统对定时和频率偏移非常敏感,只有具备精确的同步才能保证传输数据的正确发送和接收。

对于一个完整的OFDM系统定时算法，一般情况下分为两个步骤，首先进行粗同步大致确定定时点位置n₀，在粗同步的基础上确定精细定时点的搜索范围[n₀-L₁,n₀+L₂],然后在这个搜索范围内计算接收序列的相关函数，通过搜索归一化定时度量函数的峰值确定精细定时点位置在精细定时点的基础上估计频率偏差的值。

为了便于对后续算法的理解，OFDM系统信号模型如下所示：

记OFDM符号周期为T，相互正交的子载波个数为N，并用N个码元符号去调制这N个子载波，于是得到OFDM连续时间等效低通信号：

上式中X_k代表第k个子载波上的码元符号，f_k代表第k个子载波的频率，k＝0,1,2,…,N-1。子载波频率f_k＝kΔf，Δf＝1/T，此时各子载波间是正交的，对连续时间信号以T_s＝T/N为抽样周期进行抽样，得到OFDM的离散时间信号：

上式右边等效于对调制信号作逆离散傅里叶变换，故又将X_k称为频域信号，x[n]称为时域OFDM信号。一般N的取值为2的整数幂，这样就可以采用快速傅里叶变换FFT(FastFourier Transform)来实现。

当OFDM信号进入频率选择性信道时，信道的多径效应会导致OFDM符号间相互干扰，通常给OFDM符号加上保护前缀来避免这种干扰，只要保护间隔大于信道的时延拓展，符号间干扰是可以避免的。

在接收端，以T_s＝T/N的抽样频率对接收信号r(t)进行抽样得到信号r[n]。在接收信号模型中，定时偏差和频率偏差分别当作是时域接收信号中的时间延时和相位失真，其模型为：

r[n]＝y[n-ε]e^j(2πvn/N)+w[n]

其中e为定时偏差，v为归一化频率偏差。