[发明专利]正交频分复用超宽带系统抗多径定时同步方案

说明书

技术领域

本发明涉及正交频分复用(Othorgonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)超宽带(Ultra Wide Band，UWB)系统可抵抗多径干扰的定时同步方案。针对IEEE802.15.3c标准规定的60GHz OFDM超宽带系统，利用前导格雷互补序列的的互补相关特性，设计了适用于该系统的帧检测、粗定时及细定时方案，从而可在多径衰落信道下高精度地检测到符号起始位置，以便正确进行OFDM解调。

背景技术

超宽带无线通信技术具有功率谱密度低、传输速率高、抗多径干扰能力强等特点，主要应用于短距离高速无线通信、穿透成像、测量等方面。2009年提出的IEEE802.15.3c标准可用于无线个域网(WPAN)，主要工作在60GHz无线电频段，各国无需许可就可免费使用的频段大约在56GHz-66GHz范围，所支持的数据传输速率超过Gbit/s。正交频分复用技术以其频谱利用率高、抗符号串扰能力强、抗频率选择性衰落能力强等优点作为其物理层调制方案之一。标准规定了系统主要参数：子载波总数为512，其中包括336个信息子载波、16个导频子载波、16个保护子载波、3个直流子载波和141个空子载波。发送端IFFT后加入长度为64的循环前缀作为保护间隔，组成长度为576的OFDM符号。每帧开始为前导序列，包括帧同步序列(SYNC)、帧定界符(SFD)和信道估计序列(CES)，并且它们由格雷(Golay)互补序列构成，如图1所示。

对于高速率超宽带系统而言，OFDM方案对子载波的正交性要求更高，对定时同步的要求也更高。系统若定时超前且不超过循环前缀的长度，会带来频率数据的相位旋转，产生子载波的干扰(ICI)，需要用信道估计进行补偿；若定时滞后，会同时造成子载波干扰与更加严重的符号间干扰(ISI)，严重影响系统性能。

多径衰落信道是OFDM无线通信系统面临的另一关键技术问题。多径干扰不但影响信号传输质量，还会直接影响定时同步性能。在高斯白噪声信道下，常规的定时同步算法即可达到良好的定时精度。但是在具有多径时延的信道下，由于定时位置是能量最强劲而不是第一径，往往定时位置滞后且位置不定性增加，使定时同步性能急剧恶化。

IEEE802.15.3c中提出的信道脉冲响应是基于S-V模型的修改模型，如下式所示，

h(τ,φ)=βδ(τ,φ)+Σl=0LΣk=0Klαk,lδ(τ-Tl-τk,l)δ(φ-θl-ωk,l)]]>