[发明专利]宽带无线通信系统的同步方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种适用于宽带无线通信系统的同步方法，通过对原始重复结构同步序列的某一段与扩频序列相乘来生成具有特殊重复结构的同步序列，接收端通过对接收到的时域采样信号与发送端相同的扩频序列相乘来解扩，再计算接收信号的延时自相关函数，通过延时自相关函数的峰值检测来实现符号定时同步与频偏估计；在这个过程中，通过重复结构延时自相关的尖锐峰值来保证符号定时与频偏估计的精度，通过扩频来降低噪声、干扰信号对延时自相关函数的峰值的影响，相比于传统的延时自相关同步算法，能够明显增强对干扰和噪声的鲁棒性。本发明还公开了一种适用于宽带无线通信系统的同步装置、设备及计算机可读存储介质，同样能实现上述技术效果。

技术领域

本发明涉及移动通信系统技术领域，更具体地说，涉及一种适用于宽带无线通信系统的同步方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

近年来，无论是民用通信还是军用通信都对系统的传输容量提出了越来越大的需求，宽带无线通信的理论和技术都取得了长足的进展。OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，正交频分复用技术)、SCFDE(SingleCarrier－Frequency DomainEqualization，单载波频域均衡)等传输体制已经成为当前宽带无线通信的两种典型传输方案，而系统的同步则是影响系统性能的关键因素之一。由于OFDM和SCFDE系统具有很多相似性，特别是同步模块，两者的处理过程基本一致，以OFDM系统为例，参见图1，为现有技术中的OFDM系统模型示意图；通过图1可以看出，系统发送的数据经过信道编码，QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)映射，IFFT(Inverse Fast FourierTransform，离散傅立叶反变换的快速算法)和加CP(Cyclic Prefix，循环前缀)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。

OFDM系统的同步主要包含符号定时同步和载波同步。符号定时同步的目的是使接收端获得相同的发送端符号周期序列，以便能够确定FFT窗函数正确起始位置。在基于循环前缀的OFDM系统中，每个OFDM符号之前为了抵抗多径、容忍定时误差的影响而引入了循环前缀，因此，只要循环前缀的长度大于最大时延拓展，就可以尽可能的消除由于多径造成的符号间干扰。载波同步的目的是克服发射机与接收机的晶体振荡器不匹配、多普勒频移等因素导致的收发端频率偏移，使接收端与发射端在相同的载波频率下工作，从而确保子载波间的正交以性消除载波间干扰。综上所述，OFDM系统对于符号定时同步的精度要求不高，而对于载波同步的要求则相对严格，这是因为OFDM符号由多个子载波信号叠加而成，各个子载波之间是利用正交性来区分。

针对OFDM系统的同步问题，目前为止已经有许多这方面的研究。在实际系统中，一般采用基于训练序列的同步方法，训练序列虽然会降低系统的传输效率，但以牺牲一定的传输效率为代价来提高同步的速度、精度和稳定度是十分值得的。基于训练序列的OFDM系统同步方法中比较有名的是Schmidl算法、Minn算法和Park算法，这些方法的基本思想都是发送端发送具有重复结构的训练序列，接收端计算接收信号的延时自相关，在此基础上，检测自相关函数的峰值并利用其相位信息分别实现符号定时同步和载波频偏估计。但是，目前这种基于延时自相关函数峰值检测的方法存在以下两个主要问题：一是在低信噪比条件下，自相关函数的峰值易受到噪声等因素的影响，检测的准确性降低，为了保证检测的准确性，一般需要增加训练序列的长度，从而降低系统传输效率；二是当系统受到干扰时，这些方法基本不再适用，这是因为干扰信号(例如，单音干扰、多音干扰等)也往往具备重复结构，自相关函数会出现一些干扰峰值，从而会导致自相关的峰值检测失效。

因此，如何合理设计同步序列，降低干扰、噪声等对同步序列自相关函数峰值检测的影响，提高宽带无线通信系统在干扰条件下的通信性能是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容