[发明专利]正交频分复用的改进互相关定时同步方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种正交频分复用的改进互相关定时同步方法。

背景技术

与其它数字通信系统一样，OFDM也需要进行定时同步以进行正确的信息传输。现有的解决OFDM系统定时同步问题的方法大部分是利用训练符号中特殊设计的重复结构或者使用OFDM符号自身具有的重复结构(即CP)来进行同步。一种典型的方法是利用OFDM训练符号中前后重复出现的两部分来进行定时同步，这种方法会存在一个定时平台，所以其定时的性能也较差。为了改进这种经典方法的定时同步性能，可以在一个OFDM训练符号中使用多个重复出现的部分，并对重复序列的极性加以设计，从而可以获得更加理想的定时同步性能。以上的定时同步算法，都可以归结为自相关定时同步算法，即通过对接收到的信号自身进行相关运算来得到定时信息。

除了自相关同步外，还可以使用互相关的方法来进行定时同步。互相关的方法就是在接收到的序列与本地存储的训练序列之间进行相关运算，找到相关峰最大的点，该点即为定时同步起点。通过合理设计同步序列的相关函数，使用互相关进行定时同步的方法可以获得近乎理想的定时同步性能。因此，互相关定时同步方法的性能要优于自相关同步方法。在移动蜂窝多小区的场景下，User Equipment(UE)需要通过寻找最大相关峰值对应的那个序列作为匹配序列，以确定自己接入到了哪个小区中，这一目标只能通过在不同的小区中使用相互正交的序列来实现。所以，在多小区环境下，只能采用互相关定时同步算法。传统的互相关定时同步方法由于只依靠接收序列本身进行定时同步，而没有充分序列的正交设计，因而不能用于多小区环境下的小区搜索。

下面对传统的互相关定时同步的方法作较详细的介绍：

使用互相关定时同步算法时，同步序列被周期性地插入到数据序列中，即每帧中留有固定时隙用于传输同步序列。在接收机一侧，经过模数转换后的数字信号被接收机缓存，并将存储器中当前一帧采样序列作为观察窗口，在该观察窗口内直接使用同步序列的相关特性进行定时同步，如图1所示。

图1中的阴影部分表示接收到的同步序列所处的位置。对于OFDM系统，同步序列可以用一个特定的OFDM训练符号，该OFDM符号可以通过将伪随机序列映射到频域的方式来实现。由于在频域使用ZadOff-Chu序列可以在时域提供较为理想的相关特性，所以，这里使用ZadOff-Chu序列作为频域的随机序列。另外，对于OFDM传输，由于每个符号均由大量子载波组成，并且每个子载波上传输的符号是随机出现的，所以承载数据的OFDM符号序列可以近似被看成是具有高斯分布的白色噪声序列。假设构成该白噪声序列每一子载波的功率与同步序列每一子载波的功率相同，均为

通过将接收到的序列与本地序列进行相关运算，根据相关峰值出现的位置确定正确的定时同步点。该方法可以用以下两式来描述

M(d)=|Σk=0N-1r*[k+d]s[k]|---(1)]]>

其中，s[k]为本地存储的OFDM训练符号序列，r[k]为接收到的序列。d表示接收序列中的同步序列的起始位置，在获得定时同步之前，该点是确定的但未知的。M(d)为相关器在偏移量为d时的输出，即为通过传统互相关方法确定的定时同步点。

通过人为的设计，可以使OFDM训练符号的相关峰输出结果为一个正实数。因此，另一种相关器输出可以表示为