[发明专利]基于相位加权共轭对称的滤波器组多载波定时同步方法

说明书

本发明公开了一种基于相位加权共轭对称的滤波器组多载波定时同步方法，主要解决现有技术中定时同步准确率低的问题。其实现方案是：在发送端生成一种相位加权共轭对称的训练序列；将二进制比特数据按照滤波器组多载波调制方式进行映射，得到有效信息数据；将相位加权共轭对称的训练序列和有效信息数据组成发送信号；在接收端对接收信号先利用门限进行粗同步检测，再利用自相关技术对接收信号的取样序列进行权重释放、重新排序、自相关计算这些操作进行精细检测，得到测度函数值；最后将测度值最大时的对应位置判定为最佳定时位置。本发明定时测度函数峰值明显，没有副峰，定时准确率高，且具有抗频偏性能，可用于滤波器组多载波FBMC系统。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种定时同步方法，可用于滤波器组多载波FBMC系统。

背景技术

滤波器组多载波FBMC通信系统是在OFDM的基础上发展出来的。正交频分复用OFDM是多载波调制技术的一种，也是第四代移动通信的核心技术之一。然而OFDM有两个缺陷：一个是OFDM系统为了消除多径干扰引入了循环前缀，增加了开销；另一个是对于没有波形成型的系统，OFDM系统在频域的旁瓣衰减缓慢，这导致了系统的频谱泄露较大。FBMC系统取消了循环前缀，因而提高了频谱利用率，另外，该系统中引入了原型滤波器组，使得其频谱旁瓣泄露问题得到了抑制。

无论是OFDM系统还是FBMC系统，用于确定数据符号的起始位置均采用定时同步模块实现，其算法的性能好坏直接影响到接收端能否正确解调出原始数据。现有的定时同步算法大致可以分为非数据辅助型同步和数据辅助型同步两类，其中：

非数据辅助型同步算法，无需添加训练符号进行辅助估计，而是仅仅依靠信号本身的结构和调制方法进行定时，性能表现较差，在实际通信场景下所能发挥的作用有限。

数据辅助型同步算法，需在发送信号中添加一定的训练符号，用于在接收端对定时进行辅助估计，尽管该方法增加了一定的开销，但其技术优势明显，且适用在实时性要求高的场景。

由于FBMC系统没有循环前缀，对时偏敏感，因而，在出现定时同步上的偏差时，会有符号间干扰，导致系统无法解调出数据。为了获得优良的系统性能，FBMC系统一般采用数据辅助型同步算法，以在接收端利用滑动窗口技术和自相关技术来获得定时同步位置。现有FBMC系统的定时同步算法可以借鉴OFDM系统的相关算法的思想，比如使用OFDM系统中的SC算法和Minn算法，也有学者提出了针对FBMC系统的定时同步算法，如修正的最小方差MLS算法，及Tonello和Rossi提出的TR1、TR2算法。这几种算法虽然都可以实现定时同步功能，但是却都有各自的问题：SC算法的定时测度曲线会有“峰值平台”现象出现；Minn算法的定时测度曲线会有多峰现象；TR1、TR2和MLS算法，由于是时频联合估计算法，其同步结构设计存在一定缺陷，使得其测度曲线没有尖锐的峰值出现，而是一条缓和变化的曲线。

上述这些现有方法的问题都将造成同步的准确率低，导致无法解调出原始数据。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提出一种基于相位加权共轭对称结构的滤波器组多载波定时同步方法，以提高定时同步的准确率。

本发明的技术方案是：在发送端，通过构造一种相位加权共轭对称的训练序列，并添加数据信号，组成发送信号；信号经过AWGN信道之后，在接收端，通过对接收信号进行检测，利用门限粗略估计有效信号的起始位置，并利用定时测度函数确定数据的准确位置。其实现步骤包括如下：

(1)在滤波器组多载波FBMC系统的发送端随机生成一段长度为N_d的数据帧，并将其依次进行16阶OQAM调制、IFFT、多相网络滤波，得到有效信息数据s_d(n)；

(2)构建相位加权的共轭对称的训练序列p_t(m)和发送信号s(n)：