[发明专利]一种基于改进的Park频域训练序列的定时频率同步方法

说明书

本发明公开了一种基于改进的Park频域训练序列的定时频率同步方法，在OFDM数据符号发送之前先发送一个训练序列，该训练序列在频域所有子载波均发送伪随机实数，则相应的时域训练符号结构具有共轭对称性，FS‑Park同步方法首先用时域训练符号进行定时同步，然后在时域基于循环前缀做小数倍频偏估计，频域利用训练序列的互相关性做整数倍频偏估计，得到总的频偏为整数倍频偏与小数倍频偏的和，完成同步。本发明设计了一种新的训练序列，以此获得较理想的时域训练符号结构。然后基于该训练序列及其对应的时域训练符号分别进行整数倍和小数倍频偏，并进行定时同步估计。

技术领域

本发明属于OFDM系统同步技术领域，具体涉及一种基于改进的Park频域训练序列的定时频率同步方法。

背景技术

作为4G的核心技术，正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)是一种多载波传输技术，将整个频带划分为多个正交子载波来对抗频率选择性衰落，在提高频带利用率的同时，对定时和频偏极其敏感。一方面，多普勒效应或收发两端本地载波频率的差异引起的载波频偏，通常用载波同步来补偿；另一方面，由于收发两端FFT窗起始位置的差异导致的定时偏移会引起载波相位的旋转，可用定时同步来确定每个符号的起止位置。上述两方面的影响都会破坏OFDM子载波间的正交性，并引起子载波间干扰(ICI)，降低系统抗衰落能力。因此，OFDM的同步技术(包括符号定时和偏移估计)对OFDM系统极为重要，是实现高质量、高速率的数据传输的重要前提。OFDM同步主要包括：定时同步、载波同步以及样值同步，目前的同步方法都是在假设样值同步完成的情况下进行的。

OFDM系统定时同步方法主要分为数据辅助法和非数据辅助法两大类。前者通过在传输符号中插入特殊训练符号进行辅助估计，增加的训练符号开销会降低源数据的传输速率，但同步精度高且计算复杂度低。P.Moose提出利用连续传输的两个完全相同的OFDM符号的时域相关性进行载波频偏估计，但是该方法的应用前提是已知定时准确且频偏在半个子载波间隔内，一旦定时出现错误或者频偏较大，估计精度会急剧下降。

设计的SC方法采用一种[A,A,B]结构的训练符号，其中[A,A]为一个训练符号，[B]为另一个训练符号。该方法的频偏估计范围可达到整个符号带宽，但由于在循环前缀范围内，所有对应样点乘积和都一样，定时度量函数的曲线产生“峰值平台”，使得最终定时位置的估计误差较大。

针对SC方法定时度量函数曲线的平台问题，设计了[A,A,-A,-A]结构的训练符号，通过在训练符号中引入负号消除平台现象，但其定时估计曲线的主峰并不尖锐，且出现多个副峰，影响定时同步的精确度。

针对Minn方法定时度量函数曲线主峰不够尖锐的问题，设计了一种共轭对称结构序列的Park方法，并将定时度量函数计算规则由从左向右平移变为从中间向两边延伸，改进后的定时度量函数曲线更加尖锐，但并未从根本上消除副峰干扰问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于改进的Park频域训练序列的定时频率同步方法，设计了一种新的训练序列，以此获得较理想的时域训练符号结构。然后基于该训练序列及其对应的时域训练符号分别进行整数倍和小数倍频偏，并进行定时同步估计，通过在频域各个子载波发送伪随机实数，在时域得到具有共轭对称结构的训练符号，有效地解决了Park方法在主峰周围存在较大副峰的问题，且频偏估计范围达到-N/2～N/2。

本发明采用以下技术方案：

一种基于改进的Park频域训练序列的定时频率同步方法，在OFDM数据符号发送之前先发送一个训练序列，该训练序列在频域所有子载波均发送伪随机实数，则相应的时域训练符号结构具有共轭对称性，FS-Park同步方法首先用时域训练符号进行定时同步，然后在时域基于循环前缀做小数倍频偏估计，频域利用训练序列的互相关性做整数倍频偏估计，得到总的频偏为整数倍频偏与小数倍频偏的和，完成同步。