[发明专利]用于非连续频谱OFDM动态频谱接入的频谱同步方法

摘要

本发明公开了一种用于非连续频谱OFDM动态频谱接入的频谱同步方法，其过程为：①发射数据帧，每个数据帧均由训练符号、同步符号和数据符号依次前后相连组成；②接收数据帧；③频谱粗同步；④频谱细同步：接收端使用最大比例合并方法进行同步字的检测，利用检测得到的同步字进行频谱同步；⑤数据接收：根据获取的同步字确定子带的位置，从子带中的子载波上接收数据，然后进行解调，解交织，纠错解码得到发射的数据。本发明属于带内信令解决方案，节省了频谱资源，减少了系统的处理时延，保证了频谱同步的实时性。

主权项

1.一种用于非连续频谱OFDM动态频谱接入的频谱同步方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：(1)发射数据帧：每个数据帧均由训练符号、同步符号和数据符号依次前后相连组成，其中，训练符号在频域上用矢量P＝[P₁，L，P_k，L P_N]表示，P_k表示训练符号在第k个子载波上的幅度和相位，其中，P_k＝P′_k·T_k其中N表示子载波的总数，k表示子载波的序号，k＝1，2，L，N，P′_k是矢量P′＝[P′₁，L，P′_k，L，P′_N]中的元素，P′表示在频谱连续的情况下系统使用的训练符号；T_k表示第k个子载波的状态，如果该子载波可用，T_k＝1，否则T_k＝0；同步符号在频域上用矢量C＝[C₁，L，C_k，L，C_N]表示，其中C_k表示同步符号在第k个子载波上的幅度和相位，C_k＝C′_k·T_k其中C′_k是矢量C′＝[C′₁，L，C′_k，L，C′_N]中的元素，设M为调制的阶数，C′由同步字调制符号S重复M倍得到，即C′_k＝S_n；n＝k mod(N/M)其中k mod(N/M)表示k对(N/M)取余，(N/M)为一正整数；S_n是矢量S＝[S₁，L，S_n，L，S_(N/M)]中的元素，其中n表示矢量S中元素的序号，n＝1，2，L，(N/M)；S由同步字B经过纠错编码器编码，交织器交织，M阶调制得到，其中同步字B表示可用子载波的位置；数据符号在频率上用矢量D＝[D₁，L，D_k，L，D_N]表示，其中D_k表示数据符号在第k个子载波上的幅度和相位；数据比特经过纠错编码器编码，交织器交织，调制，得到长度是V的调制数据符号序列D′＝[D′₁，L，D′_i，L，D′_V]，其中，i表示调制数据符号序列中元素的序号，i＝1，2，L，V，D′_i中的V个元素依次映射到矢量D中V个可用子载波上，其余不可用子载波设为0，得到数据符号D；(2)接收数据帧：接收到的数据进行移除循环前缀，串并转换，快速傅立叶变换处理，得到受信道干扰产生失真的帧；(3)频谱粗同步：(3.1)计算接收训练符号与发射训练符号在子载波k上的局部相关系数：接收到的第k个子载波上的训练符号表示为U_k，当L＜k≤N-L时，子载波k上的局部相关系数ρ_k为ρk=|Σr=k-Lk+LUr·(Pr′)H|Σr=k-Lk+LUr·(Ur)HΣr=k-Lk+LPr′·(Pr′)H]]>当1≤k≤L时，ρk=|Σr=1k+LUr·(Pr′)H|Σr=1k+LUr·(Ur)HΣr=1k+LPr′·(Pr′)H]]>当N-L＜k≤N时ρk=|Σr=k-LNUr·(Pr′)H|Σr=k-LNUr·(Ur)HΣr=k-LNPr′·(Pr′)H]]>其中L决定了参与局部相关计算的子载波个数，L的取值范围为(P_r′)^H和(U_r)^H分别表示对P_r′和U_r进行Hermitian转置；(3.2)将ρ_k按大小排序，接收端选取其中最大的W个所对应的子载波作为接收端可用子载波，其余子载波为不可用子载波；粗同步中参数W选为发送端最小可用子载波数和系统最大子载波数相加后的一半；(4)频谱细同步：(4.1)令m＝0，Y_n＝0；(4.2)如果第(n+m·(N/M))个子载波是粗同步中确定的可用子载波，进入步骤(4.3)，否则进入步骤(4.4)；(4.3)当R＜(n+m·(N/M))≤N-R时，为H^(n+m·(N/M))=Σj=(n+m·(N/M))-R(n+m·(N/M))+RUj(2R+1)·Pj′]]>当1≤(n+m·(N/M))≤R时H^(n+m·(N/M))=Σj=1(n+m·(N/M))+RUj(2R+1)·Pj′]]>当N-R＜(n+m·(N/M))≤N时H^(n+m·(N/M))=Σj=(n+m·(N/M))-RNUj(2R+1)·Pj′]]>其中R决定了参与信道估计计算的子载波个数，R的取值范围为然后转入步骤(4.5)；(4.4)直接设置为0；(4.5)通过最大比例合并算法得到对应于S_n的接收符号Y_n，即Yn=Yn+F(n+m·(N/M))·H^(n+m·(N/M))H]]>其中，F_(n+m·(N/M))表示接收到的第(n+m·(N/M))个子载波上的同步符号，表示对进行Hermitian转置，是第(n+m·(N/M))个子载波上信道响应的估计值；(4.6)令m＝m+1，判断m≤M-1，如果是，进入步骤(4.2)，否则转入步骤(4.7)；(4.7)将Y_n进行解调、解交织和译码获取同步字。(5)数据接收：根据获取的同步字确定子带的位置，从子带中的子载波上接收数据，然后进行解调，解交织，纠错解码得到发射的数据。