[发明专利]基于正负极性前导码的广义频分复用系统时频同步方法

说明书

本发明公开了一种基于正负极性前导码的广义频分复用系统时频同步方法，主要解决现有技术在符号定时同步时产生的“平顶效应”而导致计算复杂度过大以及前导码频谱效率低的问题。本发明的具体步骤包括：(1)生成同步前导码序列；(2)对同步前导码序列添加Tukey窗；(3)发送加载前导码的调制序列；(4)粗符号定时同步；(5)纠正频偏；(6)精符号定时同步。本发明的设计复杂度较低，具有更准确的符号定时同步，同步前导码序列具有更高的频谱效率，节约频谱资源。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信调制技术领域中的一种基于正负极性前导码的广义频分复用系统时频同步方法。本发明可用于广义频分复用GFDM系统中的时频同步，提升系统在衰落信道下的同步性能。

背景技术

广义频分复用GFDM(Generalized frequency division multiplexing)技术，是一种在OFDM系统基础上衍生出来的新型空口波形调制技术，可以根据具体应用场景来自适应地调节时频资源块。其基本思想是在时域和频域块结构中对数据进行调制，每个块包含多个子符号和子载波。子载波通过时域和频域上循环移位的滤波器进行滤波，最后在数据块外增加一个循环前缀以改善频谱效率。然而，在数据接收端，需要接收机能够很好地进行符号定时同步和载波频率偏移估计。目前GFDM系统同步的一个主要缺陷便在于，想要得到较好的同步结果，则需要引入额外的计算消除前导码带来的“平顶效应”，从而导致系统复杂度增加。

西安电子科技大学在其申请的专利申请文献“一种用于纠正大频偏的广义频分复用时频同步方法”(申请号：2018101172643,申请公开号：CN108366032A)中提出一种用于纠正大频偏的广义频分复用时频同步方法。该方法的具体步骤为：第一步，设计前后两部分相同的前导码；第二步，发送电信号；第三步，接收电信号；第四步，对采样序列进行粗符号定时同步；第四步，纠正小数倍频偏；第五步，估计路径定时时刻；第六步，纠正整数倍频偏。该方法能够很好地进行整数倍频偏的估计。但是，该方法仍然存在的不足之处是，在对采样序列进行粗符号定时同步时，由于前导码设计会产生“平顶效应”，为了实现精确同步，需要额外的计算才能消除“平顶效应”的影响，从而增大了设计的复杂度。

吴虹等人在其发表的论文“一种改进的GFDM时频同步算法”(电讯技术，2016,56(12):1322-1326)中提出一种基于改进前导码的广义频分复用系统时频同步方法。该方法的实施步骤是：第一步，根据传输数据块的子载波数的一半生成伪随机序列A；第二步，生成长度与A相同且共轭对称的伪随机序列B；第三步，将序列A和序列B结合，得到两个完全相同的前导码序列。该方法的前导码具有关于各自中心点呈共轭对称的特点，对“平顶效应”有很好地抑制作用。但是，该方法仍然存在的不足之处是，由于其前导码是共轭对称的，导致在正确定时位置不远处会出现两个比较大的旁峰，从而影响广义频分复用系统在定时同步时的准确性。同时，该方法的前导码频谱效率较低，具有造成频谱资源浪费的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提出了基于正负极性前导码的广义频分复用系统时频同步方法，用于解决在对接收序列进行粗符号定时同步时，为了消除前导码产生的“平顶效应”，需要额外计算从而增大了设计的复杂度的问题，以及前导码频谱效率较低，具有造成频谱资源浪费的问题。

实现本发明目的的思路是，生成一个正负极性同步前导码序列并对其添加Tukey窗，将加窗后的同步前导码序列添加在广义频分复用调制序列前，使用广义频分复用GFDM的发送机发送。将广义频分复用GFDM的接收机每一个接收点接收到的序列作为该点的接收序列，依次经过粗符号定时同步、纠正频偏，精符号定时同步，实现载波频率同步与定时符号同步。

本发明的具体步骤包括如下：

(1)生成同步前导码序列：

(1a)生成一个伪随机PN序列，该序列的长度为：其中，N表示广义频分复用系统每个已调制数据块中子载波的总数；