[发明专利]联合使用同步序列和OFDM循环前缀的下行时频同步方法

说明书

本发明公开了一种联合使用同步序列和OFDM循环前缀的下行时频同步方法。本方法联合使用同步序列及多段OFDM循环前缀实现通信系统的下行时频同步，可以解决通信场景中因大频偏、低信噪比等因素带来的OFDM系统时频同步困难问题。本方法首先根据时偏似然函数进行一维时偏搜索，在得到时偏估计值后，通过对频偏似然函数进行一维频偏搜索或直接使用低复杂度频偏估计方法获得频偏估计值。在本方法中，定时同步阶段还可以选择将多个同步周期的时偏似然函数值进行非相干合并以提高估计准确度。相比直接根据时频联合似然函数进行时频二维搜索以获得时偏、频偏的同步方法，本方法极大的降低了搜索复杂度。同时本方法不仅适用于通信系统的初始同步阶段，也适用于通信系统的跟踪同步阶段。

技术领域

本发明涉及一种联合使用同步序列和OFDM循环前缀的下行时频同步方法。

背景技术

近年来，第五代移动通信技术(5G)的相关研究正如火如荼的进行，在5G 研究中，地面蜂窝移动通信系统与其他通信网络的融合成为一个研究热点，典型的如地面蜂窝移动通信系统与卫星移动通信系统的融合。地面蜂窝移动通信系统的下行链路采用正交频分复用技术(OFDM技术)，而OFDM技术对频率偏移非常敏感，较小的频率偏移就会影响OFDM子载波之间的正交性，从而影响通信系统的性能。而对于如低轨卫星移动通信、高铁移动通信等通信场景而言，由于用户与基站之间的相对速度非常快，这必然产生较大的多普勒频率偏移。因此想要在未来的融合网络中应用OFDM技术，必然要考虑如何在大频偏的通信场景中实现OFDM系统的时频同步。

就目前的相关研究成果而言，普通场景下OFDM系统的时频估计方法已经相当成熟，常用的方法是利用同步序列或OFDM系统循环前缀实现时频同步。但是常用的时频估计方法仅适用于频偏较小的通信场景，随着频偏的增大，相关同步方法的时频估计性能不断恶化；倘若通信场景信道状况较差，信噪比较低，那么常用的同步方法甚至无法工作。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种联合使用同步序列和OFDM循环前缀的下行时频同步方法，该方法可以解决一些通信场景中因大频偏、低信噪比等因素带来的OFDM系统时频同步困难问题。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

联合使用同步序列和OFDM循环前缀的下行时频同步方法，包括以下步骤：

(1)在接收端使用滑动窗从接收信号中截取一段时域数据，经滤波和降采样处理后得到序列r_q，序号q表示所取数据为第q个同步周期的数据，序列r_q包含同步序列以及多个OFDM符号的循环前缀；

(2)将r_q中同步序列及多段循环前缀部分数据的时偏似然函数进行加权融合得到联合时偏似然函数Λ_q(θ_q)，其中θ_q为第q个同步周期接收信号的时偏，它使用OFDM系统的采样间隔进行归一化；在接收序列中根据Λ_q(θ_q)进行一维时偏搜索，得到一组连续时偏对应的时偏似然函数值；

(3)对步骤(2)所得的时偏似然函数值进行峰值搜索，可得时偏似然函数最大值及其对应的时偏或者，在第q个同步周期之后的连续多个周期的接收序列中使用相同长度的滑动窗，重复执行步骤(1)-(2)，并将所得的多组时偏似然函数值进行非相干合并；合并结果记为Λ(θ_q，τ)，其中τ为相邻同步周期的定时偏移量；对Λ(θ_q，τ)进行峰值搜索，得到合并结果的最大值及相应的时偏

(4)若步骤(3)中所得的时偏似然函数的最大值或者多周期时偏似然函数合并结果的最大值大于相应的阈值，则认为实现定时同步，步骤(3)中获得的即为第q个同步周期的时偏估计值；否则将接收端所用滑动窗口向前滑动并返回步骤(1)，重复执行步骤(1)-(4)；