[发明专利]宽带无线通信系统中高精度时频同步方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及正交频分复用和单载波频域均衡宽带通信技术，是一种基于导频的精确时间同步方法。本发明用于解决在高速运动信道环境下宽带无线通信系统的时间频率同步问题。

背景技术

在宽带无线通信系统中，为了通信的正常进行，接收端需要对接收的信号进行时间同步，时间同步性能的好坏影响系统的整体性能。现有技术大都利用接收信号和训练序列之间的相关性来获得定时同步，由于多径效应的存在，相关峰会有多个，判断同步时应通过合适的算法选择主径，而且不能完成小数倍频率同步，系统资源消耗大，技术实现成本高。

北京邮电大学、北京三星通信技术研究有限公司申请的专利“一种MIMO-OFDM系统的同步方法”(专利申请号200610136098，公开号CN1972271A)公开一种时频同步方法。该专利申请主要是将本地序列与接收到的序列进行相关运算，得到相关峰值及其旁瓣，找出主相关峰值位置作为时延位置信息，从而实现同步。该专利申请公开的设备和方法存在的不足是，对于序列较长的相关序列进行相关运算时，由于需要每个数据点时间进行一次相关运算，故其运算量很大，实现困难；并且时间同步的精确度不足，运算时间较长。另外，使用该算法无法完成频率同步。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种解决宽带无线通信系统时频同步的方法。本发明可以明显减少运算量，提高时间同步精确度，解决了宽带无线通信系统在多径移动信道条件下时频同步较复杂的问题。

本发明实现的基本思路是，系统生成导频和数据并组帧，然后导频帧与数据帧共同组成发送数据并发送，接收端首先对本次收到的信号进行共轭相乘，对乘积进行两种不同的相加，得到两种相关数据，相关数据进行滤波并相加，得到时间同步数据，从时间同步数据中找到时间同步位置，在两种相关数据中根据时间同步位置估计小数倍载波频率偏移，校正小数倍载波频率偏移，完成小数倍载波同步。

为实现上述目的，本发明实现的具体步骤如下：

(1)获得导频数据：

1a)将通信系统发送端信号处理器所产生的自相关序列作为导频序列；

1b)将导频序列的末尾部分作为循环前缀附加到导频序列的前端，获得第一个导频帧；

1c)将导频序列的开头部分作为循环后缀附加到导频序列的尾部，获得第二个导频帧；

1d)将第二个导频帧附加到第一个导频帧尾部，获得导频数据；

(2)获得载荷数据：

2a)将通信系统发送端信号处理器所产生的一组二进制数据，作为原始序列；

2b)对原始序列进行星座映射，生成与导频序列长度相等的调制信号序列；

2c)将调制信号序列的末尾部分作为循环前缀附加到调制信号序列的前端，获得一帧与一个导频帧长度相等的数据帧；

2d)重复步骤2a)、步骤2b)、步骤2c)产生多帧数据帧，多帧数据帧首尾相连组成载荷；

(3)将载荷附加到步骤1d)中导频数据的尾部作为一个发送包，并发送到通信系统接收端；

(4)获得初级和次级延迟相关数据：

4a)从接收到的数据中任意选取与导频序列长度相等的点作为第一序列；

4b)以第一序列后第一个点为起点，选取与导频序列长度相等的点作为第二序列；

4c)将第一序列的共轭和第二序列的对应数据点相乘，乘积作为共轭乘积向量；

4d)对共轭乘积向量中最前端与循环前缀长度相等的数据点求和，其结果作为初级延迟相关数据的一个点；

4e)对共轭乘积向量的所有数据点求和，其结果作为次级延迟相关数据的一个点；

4f)重复步骤4a)、步骤4b)、步骤4c)、步骤4d)、步骤4e)获得所有初级和次级延迟相关数据的数据点；

(5)获得时间同步数据：

5a)从初级延迟相关数据中任意选取与载荷长度相等的数据作为选择数据；

5b)从选择数据中选取最前端与导频序列长度相等的数据作为初级导频相关数据，剩余数据作为保护数据；

5c)以一个导频序列长度为间隔，从保护数据第一个点起，等间隔取点，将所有选取的点作为初级保护相关数据；

5d)对初级导频相关数据和初级保护相关数据求和，其结果作为初级时间同步数据的一个点；

5e)从次级延迟相关数据中任意选取两个循环前缀长度数据点求和，其结果作为次级时间同步数据的一个点；

5f)重复步骤5a)、步骤5b)、步骤5c)、步骤5d)、步骤5e)获得所有初级和次级时间同步数据；