專(zhuān)利名稱(chēng)：正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)的時(shí)間同步檢測(cè)和時(shí)間同步的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正交頻分復(fù)用(以下簡(jiǎn)稱(chēng)OFDM)通信系統(tǒng)的時(shí)間同步檢測(cè)方法和時(shí)間同步方法，特別是涉及利用偽隨機(jī)序列(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PN序列)的基站與用戶(hù)上行和下行的時(shí)間同步檢測(cè)方法和時(shí)間同步方法。
背景技術(shù)：
OFDM技術(shù)是一種最近被廣泛應(yīng)用的通信技術(shù)，其技術(shù)要點(diǎn)是把整個(gè)傳輸頻帶劃分成若干子頻帶，在每個(gè)子頻帶上并行地用互相正交的子載波傳輸數(shù)據(jù)信息，利用其各個(gè)子載波之間的正交性，在接收端就可以分離出其并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
OFDM技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多通信形系統(tǒng)中，例如，由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化組織ETSI制定的數(shù)字廣播(DAB)和數(shù)字電視(DVB)都采用OFDM技術(shù)為空中接口的無(wú)線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織IEEE 802(計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化組織)中，其無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11a和無(wú)線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16也都采用了OFDM技術(shù)。
OFDM技術(shù)還被認(rèn)為是下一代(第四代)移動(dòng)通信系統(tǒng)最具有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)。在第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，其主要業(yè)務(wù)是多媒體通信，這就需要大量的數(shù)據(jù)傳輸，而并行傳輸是大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)挠行Х椒ā?br> OFDM技術(shù)是應(yīng)用快速離散傅里葉逆變換(以下簡(jiǎn)稱(chēng)IFFT)和快速離散傅里葉變換(以下簡(jiǎn)稱(chēng)FFT)分別在發(fā)射端和接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)的復(fù)合與分離。圖10是OFDM發(fā)射器的示意圖解，單個(gè)的數(shù)據(jù)流被輸入后，首先進(jìn)行并行轉(zhuǎn)換，而并行的個(gè)數(shù)就是IFFT變換的長(zhǎng)度，把這整個(gè)數(shù)據(jù)塊作為IFFT變換的輸入，然后把IFFT變換的輸出數(shù)據(jù)變換為單個(gè)的串行數(shù)據(jù)流，再給每一個(gè)這樣的數(shù)據(jù)塊加上循環(huán)前綴，最后把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)(簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)模轉(zhuǎn)換，即DAC)(這樣形成的信號(hào)稱(chēng)為一個(gè)OFDM符號(hào))，發(fā)射出去。而圖11是OFDM接收器的示意圖解，它本質(zhì)上是進(jìn)行發(fā)射器的相反過(guò)程，模擬信號(hào)被接收后，首先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)(簡(jiǎn)稱(chēng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，即ADC)，然后去掉循環(huán)前綴，再轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，輸入到FFT變換器，其輸出再被轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)流，得到數(shù)據(jù)輸出。
從以上描述可以知道，OFDM發(fā)射端IFFT變換和接收端的FFT變換都是基于一個(gè)OFDM符號(hào)處理的，但數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收都是順序進(jìn)行的單個(gè)數(shù)據(jù)流，因此對(duì)于接收端，從時(shí)間上確定哪一段數(shù)據(jù)流構(gòu)成一個(gè)OFDM符號(hào)，也就是保持和發(fā)射端在時(shí)間上的符號(hào)同步，就顯得非常重要。因?yàn)椋绻鸒FDM符號(hào)不能同步，則接收端輸入FFT變換處理的數(shù)據(jù)不是發(fā)射端同一符號(hào)的IFFT變換的輸出，這樣一來(lái)，就破壞了各個(gè)子載波之間的正交性，因此各個(gè)子載波上承載的數(shù)據(jù)就不能很好地分離出來(lái)，就增大了接收端的誤碼率(以下簡(jiǎn)稱(chēng)BER)使整個(gè)通信系統(tǒng)的性能大大降低。
在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，其接收端和發(fā)射端由基站(以下簡(jiǎn)稱(chēng)BS)和若干用戶(hù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)SS)組成。如果BS為發(fā)射端，SS為接收端，則稱(chēng)為下行傳輸鏈路；反之則稱(chēng)之為上行傳輸鏈路。因此時(shí)間同步分為上行同步和下行同步。
由于下行傳輸和上行傳輸?shù)牟煌?主要是下行傳輸是一個(gè)發(fā)射端，多個(gè)接收端，而上行傳輸是多個(gè)發(fā)射端，一個(gè)接收端)，本發(fā)明將分別涉及下行同步檢測(cè)和上行同步檢測(cè)。
對(duì)于OFDM的下行時(shí)間同步，現(xiàn)有的技術(shù)主要是利用OFDM符號(hào)中的循環(huán)前綴進(jìn)行相關(guān)性檢測(cè)。圖12在時(shí)間域上描述了一個(gè)OFDM符號(hào)，其最后一部分被復(fù)制到符號(hào)的開(kāi)始部分，因此一個(gè)OFDM符號(hào)的開(kāi)始部分和最后部分是相同的。當(dāng)用戶(hù)接收到OFDM符號(hào)后，它首先從任意時(shí)刻開(kāi)始，取一段連續(xù)的長(zhǎng)度為循環(huán)前綴的OFDM采樣值，再取一段同樣長(zhǎng)度的OFDM采樣值，而它們的開(kāi)始部分之間的相隔距離是其全部符號(hào)長(zhǎng)度減去循環(huán)前綴的長(zhǎng)度。把取得兩段OFDM的采樣值進(jìn)行相關(guān)性檢測(cè)，進(jìn)而其開(kāi)始取樣值的時(shí)間逐漸的向后移動(dòng)(每次移動(dòng)一個(gè)OFDM符號(hào)的采樣值)，當(dāng)開(kāi)始時(shí)刻為一個(gè)OFDM符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻時(shí)，它們的相關(guān)性取得最大值。這樣，根據(jù)相關(guān)峰值出現(xiàn)的時(shí)刻就可以確定一個(gè)OFDM符號(hào)的開(kāi)始位置，用戶(hù)完成它和基站的符號(hào)下行時(shí)間同步。
對(duì)于OFDM的上行同步，特別對(duì)于一個(gè)基站和多個(gè)用戶(hù)的情形，就復(fù)雜得多，也困難得多。因?yàn)閷?duì)于下行同步，不同用戶(hù)收到的OFDM符號(hào)是由同一個(gè)基站發(fā)射的，用戶(hù)分別調(diào)整自己的時(shí)鐘使得所有的用戶(hù)都和同一個(gè)基站保持符號(hào)時(shí)間同步，而且，如果某一個(gè)用戶(hù)沒(méi)有和基站保持時(shí)間同步，它不會(huì)對(duì)其它用戶(hù)的時(shí)間同步有任何影響；而對(duì)于上行同步，由于每一個(gè)用戶(hù)所在的位置不同，它們離基站的距離也各不相同，因此它們所發(fā)射的OFDM符號(hào)到達(dá)基站的時(shí)間延遲也不一樣，并且基站也不可能調(diào)整自己的時(shí)鐘和某一個(gè)用戶(hù)保持時(shí)間同步，因?yàn)榧词够竞湍骋粋€(gè)用戶(hù)完成時(shí)間上的同步，也不能保證它和其它所有的用戶(hù)保持了時(shí)間同步。因此，上行的時(shí)間同步是固定基站的本地時(shí)鐘，而讓每一個(gè)用戶(hù)調(diào)整自己的發(fā)射時(shí)間，使得它們發(fā)射的OFDM符號(hào)能夠同時(shí)到達(dá)基站。更進(jìn)一步，對(duì)于正交頻分復(fù)用的多址接入(OFDMA)，如果某個(gè)用戶(hù)沒(méi)有和基站保持時(shí)間同步，則它會(huì)影響到其它用戶(hù)，因?yàn)樵诨窘邮盏矫恳粋€(gè)用戶(hù)的信號(hào)后，把它們復(fù)合在一起后再進(jìn)行FFT變換運(yùn)算，而沒(méi)有時(shí)間同步上的用戶(hù)的子載波就不與其它用戶(hù)的子載波正交，這樣就增加了OFDM解調(diào)的誤碼率。
對(duì)于上行同步，現(xiàn)有技術(shù)主要有兩個(gè)技術(shù)方案第一種方案如圖13所示，基站專(zhuān)門(mén)分配一段時(shí)間，在這一段時(shí)間內(nèi)，所有的用戶(hù)都不發(fā)射承載數(shù)據(jù)的OFDM符號(hào)，而用于用戶(hù)對(duì)基站的時(shí)間同步(包括初始的時(shí)間同步及其以后的時(shí)間同步維護(hù))。對(duì)于這種技術(shù)方案，用戶(hù)不能在任意時(shí)刻和基站進(jìn)行同步，如果某個(gè)用戶(hù)需要和基站進(jìn)行時(shí)間同步，它必須等待下一個(gè)基站分配給用戶(hù)的用于時(shí)間同步的時(shí)間段。由于每一個(gè)用戶(hù)的傳輸時(shí)間延遲不一樣，特別是在用戶(hù)第一次接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，這種延遲的不確定性(相對(duì)于OFDM符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻)就更大，因此由基站分配的這段時(shí)間就必須得有充分大，使得所有的用戶(hù)在這段時(shí)間內(nèi)都能完成和基站的時(shí)間同步。第二種方案如圖14所示，基站專(zhuān)門(mén)分配一部分子載波，在這一部分子載波上，所有的用戶(hù)都不發(fā)射承載數(shù)據(jù)的OFDM符號(hào)，而用于用戶(hù)對(duì)基站的時(shí)間同步(包括初始的時(shí)間同步及其以后的時(shí)間同步維護(hù))。對(duì)于這種技術(shù)方案，任何一個(gè)用戶(hù)都可以在任意時(shí)刻和基站進(jìn)行時(shí)間同步，但在任何時(shí)刻，這部分子載波都不能用于傳輸數(shù)據(jù)。由于每一個(gè)用戶(hù)的傳輸時(shí)間延遲不一樣，特別是在用戶(hù)第一次接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，這種延遲的不確定性(相對(duì)于OFDM符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻)就更大，所以就破壞了同步子載波和數(shù)據(jù)子載波的正交性而增加了OFDM解調(diào)的誤碼率(BER)。
對(duì)于OFDM下行同步，由于現(xiàn)行技術(shù)方案是利用OFDM符號(hào)中循環(huán)前綴(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CP)的重復(fù)特征，進(jìn)行相關(guān)行檢測(cè)，當(dāng)取得的采樣值部分正好是一個(gè)完整的CP時(shí)，其相關(guān)值最大，就認(rèn)為完成了時(shí)間同步。然而，如果取得的采樣值部分包含有一部分CP值和一部分另外一個(gè)符號(hào)的采樣值，這樣，取得的兩段采樣值就部分相關(guān)，其相關(guān)值也就比完全不相關(guān)的兩符號(hào)的相關(guān)值大，也就是說(shuō)，用CP相關(guān)進(jìn)行同步檢測(cè)的相關(guān)值的大小隨著所取得的兩段采樣值中所含有CP的增加而增大。但是，通常所接收到的信號(hào)中含有各種干擾，這就增加了相關(guān)峰值位置的不確定性，其峰值可能在真正的OFDM符號(hào)開(kāi)始處的鄰近，這樣就使得符號(hào)同步的誤差增大。
對(duì)于OFDM的上行同步，現(xiàn)行的兩種技術(shù)方案，即分別是用一段時(shí)間或者一部分子載波作時(shí)間同步。這兩種方案都占用了寶貴的資源，因?yàn)樵跁r(shí)間同步的時(shí)間段或子載波上，所有的用戶(hù)都不能傳輸數(shù)據(jù)。
如果是分配一段時(shí)間用于時(shí)間同步，對(duì)于從基站到用戶(hù)的距離比較大的情況，分配用于作時(shí)間同步的時(shí)間段就需更大，因?yàn)橐ＷC所有的用戶(hù)都能在這段時(shí)間上完成同步，則這段時(shí)間就得足夠長(zhǎng)，使得離基站最遠(yuǎn)的用戶(hù)都能和基站同步上。這樣一種保守的時(shí)間資源分配方式使得大部分的同步時(shí)間沒(méi)有被用上，使的整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力降低。并且，用戶(hù)不能在任意的時(shí)刻發(fā)起的基站的同步請(qǐng)求，它必須等待到專(zhuān)門(mén)的分配給同步的時(shí)間段上，才能和基站進(jìn)行時(shí)間同步。
如果是分配一部分子載波用于時(shí)間同步，由于用于傳輸同步信號(hào)的子載波和用于傳輸數(shù)據(jù)的子載波沒(méi)有完全符號(hào)同步，它們之間就存在載波間的干擾，這就使得數(shù)據(jù)的BER增大，降低了整個(gè)系統(tǒng)的表現(xiàn)性能。并且，用于傳輸同步信號(hào)的那部分子載波就一直不能傳輸數(shù)據(jù)，也使的整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)間同步方案存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新的時(shí)間同步檢測(cè)方法和時(shí)間同步方法，以達(dá)到1.改善時(shí)間同步的精度，減少符號(hào)時(shí)間同步的誤差。
2.減少用于時(shí)間同步的時(shí)間或者頻率資源，使得更多的時(shí)間或者頻率能用于數(shù)據(jù)傳輸，提高整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量。
3.減少同步信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)之間的干擾，使得OFDM數(shù)據(jù)解調(diào)的BER性能提高。
根據(jù)本發(fā)明第一方面，一種在OFDM通信系統(tǒng)中基站和用戶(hù)下行時(shí)間同步的方法，該方法包括(1)在發(fā)射端，在OFDM符號(hào)形成過(guò)程中的數(shù)字到模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換之前，基站將一個(gè)預(yù)先指定的PN序列疊加到OFDM符號(hào)上，從OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴的開(kāi)始處疊加。
(2)在接收端，用戶(hù)提取一段OFDM符號(hào)采樣值，檢測(cè)所述提取的OFDM符號(hào)的采樣值與一個(gè)預(yù)先指定的PN序列的相關(guān)性，如果所述提取的OFDM符號(hào)的采樣值包含所述PN序列，則可獲得相關(guān)性峰值，根據(jù)相關(guān)性峰值出現(xiàn)的時(shí)刻就可確定所接收到的OFDM符號(hào)的開(kāi)始位置，從而確定接收到的符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻和用戶(hù)自己的OFDM符號(hào)開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間偏差，用戶(hù)根據(jù)所述的時(shí)間差調(diào)整自己符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻，使用戶(hù)自己符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻剛好是接收到的OFDM符號(hào)的起始處，從而使基站與用戶(hù)下行時(shí)間同步。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種在OFDM通信系統(tǒng)中用戶(hù)第一次接入系統(tǒng)時(shí)用戶(hù)和基站進(jìn)行上步同步的方法，該方法包括(1)用戶(hù)從一個(gè)預(yù)定PN序列集合中選出一個(gè)PN序列，直接發(fā)送出去，每個(gè)用戶(hù)所發(fā)射的PN序列經(jīng)過(guò)不同的延遲到達(dá)基站；(2)基站接收每個(gè)用戶(hù)所發(fā)射的PN序列和其它數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)，基站從其接收到OFDM符號(hào)的開(kāi)始處，取一段OFDM符號(hào)的采樣植與預(yù)定的PN序列集合中的每一個(gè)PN序列作相關(guān)性檢測(cè)，如果檢測(cè)到相關(guān)峰值，則某個(gè)用戶(hù)企圖第一次接入系統(tǒng)被檢測(cè)到，而且根據(jù)檢測(cè)到的相關(guān)性峰值出現(xiàn)的時(shí)刻就可確定所接收PN序列的開(kāi)始位置，從而確定接收到PN序列的開(kāi)始時(shí)刻和基站自己的OFDM符號(hào)開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間偏差；(3)基站把檢測(cè)到的PN序列和其相應(yīng)的時(shí)間偏差當(dāng)作廣播消息發(fā)送出去，當(dāng)企圖第一次接入網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)接收到廣播消息后，比較其先前發(fā)送的PN序列和廣播消息所指示的PN序列，當(dāng)二者相同時(shí)，則用戶(hù)將所述應(yīng)答消息中的時(shí)間偏差作為用戶(hù)自己的時(shí)間偏差，并且用戶(hù)根據(jù)所述時(shí)間偏差調(diào)整用戶(hù)發(fā)射OFDM符號(hào)的起始時(shí)間，使得用戶(hù)發(fā)射的OFDM符號(hào)到達(dá)基站時(shí)刻剛好是基站的OFDM符號(hào)開(kāi)始處，從而使用戶(hù)完成和基站的初始上行時(shí)間同步。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種在OFDM通信系統(tǒng)中用戶(hù)已經(jīng)成功接入系統(tǒng)后用戶(hù)和基站進(jìn)行周期性上行同步的方法，該方法包括(1)在發(fā)射端，在OFDM符號(hào)形成過(guò)程中的數(shù)字到模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換之前，用戶(hù)將從一個(gè)預(yù)先定義的PN序列中選取的一個(gè)PN序列或基站分配給用戶(hù)的一個(gè)PN序列疊加到OFDM符號(hào)上，從OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴的開(kāi)始處疊加，然后將疊加后的信號(hào)發(fā)射出去，(2)在接收端，當(dāng)基站接收到OFDM符號(hào)后，除了進(jìn)行通常的OFDM解調(diào)外，同時(shí)進(jìn)行時(shí)間同步檢測(cè)，提取一段OFDM符號(hào)的采樣值，檢測(cè)所述提取的OFDM符號(hào)的采樣值與一個(gè)預(yù)先指定的PN序列的相關(guān)性，根據(jù)相關(guān)性峰值出現(xiàn)的時(shí)刻確定所接收到的OFDM的開(kāi)始位置，從而確定接收到的符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻和基站自己的OFDM符號(hào)開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間偏差；(3)基站將檢測(cè)到的PN序列和所述時(shí)間偏差以應(yīng)答消息的形式反饋給用戶(hù)，用戶(hù)接收到所述應(yīng)答消息后，比較所述應(yīng)答消息中所指示的PN序列和用戶(hù)先前發(fā)射的PN序列，當(dāng)二者相同時(shí)，則用戶(hù)將所述應(yīng)答消息中的時(shí)間偏差作為用戶(hù)自己的時(shí)間偏差，并且用戶(hù)根據(jù)所述時(shí)間偏差用戶(hù)調(diào)整發(fā)射OFDM的起始時(shí)間，使得用戶(hù)發(fā)射的OFDM到達(dá)基站時(shí)刻剛好是基站的OFDM符合開(kāi)始處，從而完成周期性的上行時(shí)間同步。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了對(duì)用于時(shí)間同步的PN序列的調(diào)制方法，對(duì)用于時(shí)間同步的PN序列作QPSK調(diào)制，形成同相支路(以下簡(jiǎn)稱(chēng)I路)和正交支路(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Q路)，其分別疊加在OFDM信號(hào)的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分?；蛘?，對(duì)用于時(shí)間同步的PN序列作BPSK調(diào)制，形成的信號(hào)疊加在OFDM信號(hào)的實(shí)數(shù)部分或疊加在OFDM信號(hào)的虛數(shù)部分。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種控制基站和用戶(hù)時(shí)間同步的方法，包括如下步驟(1)下行同步步驟，基站在每隔一個(gè)固定周期時(shí)間內(nèi)在下行信道上發(fā)射疊加的PN同步序列的OFDM信號(hào)；當(dāng)用戶(hù)啟動(dòng)后，用戶(hù)檢測(cè)所收到的一段OFDM符合與預(yù)定PN序列的相關(guān)性，通過(guò)相關(guān)性峰值出現(xiàn)的位置確定時(shí)間偏差，用戶(hù)根據(jù)所確定的時(shí)間偏差調(diào)整用戶(hù)OFDM符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻以實(shí)現(xiàn)下行的符號(hào)時(shí)間同步；(2)上行初始同步步驟，在下行時(shí)間同步成功后，用戶(hù)接著獲取上行的傳輸參數(shù)，確定PN序列發(fā)射功率和持續(xù)時(shí)間，然后用戶(hù)在上行信道發(fā)射PN序列，基站通過(guò)相關(guān)性檢測(cè)，得到用戶(hù)發(fā)射的PN序列及其相應(yīng)的時(shí)間偏差；基站發(fā)射應(yīng)答消息，包含有被檢測(cè)到的PN序列及其相應(yīng)的時(shí)間偏差，用戶(hù)接收到應(yīng)答消息，通過(guò)比較該消息中所指示的PN序列和它先前發(fā)射的PN序列，如二者相同，則用戶(hù)將所述應(yīng)答消息中的時(shí)間偏差作為用戶(hù)自己的時(shí)間偏差并根據(jù)該用戶(hù)自己的時(shí)間偏差調(diào)整用戶(hù)上行發(fā)射信號(hào)的時(shí)間以和基站保持上行初始同步；(3)周期性上行同步維護(hù)步驟和下行同步維護(hù)步驟，在基站和用戶(hù)實(shí)現(xiàn)下行同步和上行初始同步之后，基站和用戶(hù)繼續(xù)進(jìn)行上行和下行的時(shí)間同步維護(hù)，所述下行時(shí)間同步維護(hù)的方法與步驟(1)相同，上行時(shí)間同步維護(hù)的方法如下用戶(hù)將預(yù)定的PN序列疊加到OFDM符號(hào)上，從OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴的開(kāi)始處疊加，然后將疊加后的信號(hào)發(fā)射出去；當(dāng)基站接收到OFDM符號(hào)后，除了進(jìn)行通常的OFDM解調(diào)外，同時(shí)進(jìn)行時(shí)間同步檢測(cè)，檢測(cè)一段OFDM符號(hào)的采樣值與一個(gè)預(yù)先指定的PN序列的相關(guān)性，根據(jù)相關(guān)性峰值出現(xiàn)的時(shí)刻確定接收到OFDM的符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻和基站自己的OFDM符號(hào)開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間偏差；基站將檢測(cè)到的PN序列和所述時(shí)間偏差以應(yīng)答消息的形式反饋給用戶(hù)，用戶(hù)接收到所述應(yīng)答消息后，比較所述應(yīng)答消息中所指示的PN序列和用戶(hù)先前發(fā)射的PN序列，當(dāng)二者相同時(shí)，則用戶(hù)將所述應(yīng)答消息中的時(shí)間偏差作為用戶(hù)自己的時(shí)間偏差并根據(jù)該用戶(hù)自己的時(shí)間偏差調(diào)整用戶(hù)調(diào)整發(fā)射OFDM的起始時(shí)間以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)發(fā)射信號(hào)和基站保持上行同步。
此外，在上述所有方法中，所提取的一段OFDM符號(hào)的采樣值長(zhǎng)度為兩個(gè)OFDM符號(hào)。所述PN序列的碼片可被分成若干相等或不相等的部分，每一部分被分配到若干連續(xù)的不同OFDM符號(hào)上，疊加而形成OFDM符號(hào)。
而且，為了減少PN序列對(duì)傳輸信號(hào)的干擾，當(dāng)用于同步檢測(cè)的PN序列被成功檢測(cè)后，確定包含在一個(gè)OFDM符號(hào)中的PN序列的開(kāi)始位置及其長(zhǎng)度，在OFDM解調(diào)前，把包含有PN序列的這部分OFDM采樣值減少并把其余部分增大，使得一個(gè)OFDM符號(hào)的能量保持不變。或者，在OFDM解調(diào)前，利用碼分多址(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CDMA)通信技術(shù)中的瑞克接收技術(shù)，把PN序列從OFDM符號(hào)中分離出來(lái)，再進(jìn)行OFDM解調(diào)。
由于本本發(fā)明利用PN序列的相關(guān)特性進(jìn)行OFDM的符號(hào)時(shí)間同步，因而具有如下的顯著效果1.無(wú)論是下行時(shí)間同步，還是上行時(shí)間同步，由于本發(fā)明的同步PN序列是直接疊加在原OFDM符號(hào)上的，所以即不占用時(shí)間資源，也不占用頻率資源，使得這些寶貴的資源可以用于傳輸更多的數(shù)據(jù)信號(hào)，增加了整個(gè)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸能力，在相同的時(shí)間和相同的帶寬上，比傳統(tǒng)的OFDM通信系統(tǒng)傳輸更大的數(shù)據(jù)量。
2.本發(fā)明是利用PN序列的相關(guān)性進(jìn)行時(shí)間同步檢測(cè)，根據(jù)PN序列的相關(guān)性，本發(fā)明的時(shí)間同步精度是在一個(gè)PN序列的碼片內(nèi)，比傳統(tǒng)的基于CP的下行時(shí)間同步方案的精度高。
3.通過(guò)仿真表明，本發(fā)明上行時(shí)間同步的成功檢測(cè)概率，錯(cuò)誤檢測(cè)概率，漏檢測(cè)概率以及錯(cuò)誤報(bào)警概率，都優(yōu)于目前IEEE802.16a標(biāo)準(zhǔn)中同步方案。
4.有于本發(fā)明中用于時(shí)間同步的PN序列的長(zhǎng)度相比較OFDM中IFFT的長(zhǎng)度是很小的，因此，它給OFDM符號(hào)的干擾也是很小的。通過(guò)仿真，本發(fā)明對(duì)OFDM信號(hào)的干擾比目前IEEE802.16a標(biāo)準(zhǔn)中上行同步方案對(duì)OFDM符號(hào)的干擾小，其BER性能優(yōu)于IEEE802.16a標(biāo)準(zhǔn)。
5.本發(fā)明還可以把用于時(shí)間同步PN序列拆分成若干份，在更多的OFDM符號(hào)上傳輸，更進(jìn)一步減少PN同步序列對(duì)OFDM符號(hào)的干擾。
6.當(dāng)PN同步序列被成功檢測(cè)到后，還可以利用在OFDM解調(diào)前，把包含有PN序列的這部分OFDM采樣值減少并把其余部分增大，使得一個(gè)OFDM符號(hào)的能量保持不變?；蛘?，在OFDM解調(diào)前，利用CDMA通信技術(shù)中的瑞克接收技術(shù)，把PN序列從OFDM符號(hào)中分離出來(lái)，再進(jìn)行OFDM解調(diào)，從而降低PN序列對(duì)OFDM符號(hào)的干擾，提高整個(gè)通信系統(tǒng)的表現(xiàn)性能。仿真表明，這樣的處理能夠很大的降低BER。
7.利用本發(fā)明的時(shí)間同步控制機(jī)制，還可以使用戶(hù)的同步接入過(guò)程變得簡(jiǎn)單，減少了基站對(duì)用戶(hù)的控制，節(jié)省了控制信令的開(kāi)銷(xiāo)。


圖1是本發(fā)明的發(fā)射端的結(jié)構(gòu)示意圖。在發(fā)射端，形成OFDM符號(hào)的過(guò)程中，在DAC之前，用于時(shí)間同步的PN序列被疊加在OFDM符號(hào)上。如果是用戶(hù)進(jìn)行上行的初始時(shí)間同步，則沒(méi)有OFDM符號(hào)的形成部分。
圖2是本發(fā)明的接收端的結(jié)構(gòu)示意圖。在接收端，OFDM符號(hào)被接收后，其時(shí)間同步檢測(cè)和OFDM解調(diào)并行地獨(dú)立進(jìn)行。如果是用戶(hù)進(jìn)行下行的初始時(shí)間同步檢測(cè)，則沒(méi)有OFDM解調(diào)部分。
圖3是本發(fā)明的干擾降低的示意圖。當(dāng)同步PN序列被成功檢測(cè)到后，其在一個(gè)OFDM符號(hào)中的位置被確定，受到干擾的OFDM采樣值部分被降低，而其余部分被增大。
圖4是本發(fā)明的下行時(shí)間同步示意圖，其時(shí)間同步的PN序列被疊加在一個(gè)OFDM符號(hào)上。
圖5是本發(fā)明的下行時(shí)間同步示意圖，其時(shí)間同步的PN序列被疊加在兩個(gè)OFDM符號(hào)上。
圖6是本發(fā)明的上行初始時(shí)間同步示意圖，其時(shí)間同步的PN序列被疊加在一個(gè)OFDM符號(hào)上。
圖7是本發(fā)明的上行初始時(shí)間同步示意圖，其時(shí)間同步的PN序列被疊加在兩個(gè)OFDM符號(hào)上。
圖8是本發(fā)明的用戶(hù)的時(shí)間同步步驟示意圖。
圖9是本發(fā)明的用戶(hù)的時(shí)間同步流程控制示意圖。
圖10是現(xiàn)有技術(shù)方案的OFDM發(fā)射端的示意圖解。
圖11是現(xiàn)有技術(shù)方案的OFDM接收端的示意圖解。
圖12是現(xiàn)有技術(shù)方案的OFDM符號(hào)的形成IFFT變換的輸出的最后一部分被復(fù)制到符號(hào)的開(kāi)始部分。
圖13是現(xiàn)有技術(shù)方案的上行同步某一個(gè)時(shí)間段被分配為時(shí)間同步專(zhuān)用。
圖14是現(xiàn)有技術(shù)方案的上行同步某一部分子載波被分配為時(shí)間同步專(zhuān)用。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明利用PN序列的相關(guān)特性進(jìn)行OFDM的符號(hào)時(shí)間同步，在原來(lái)的OFDM符號(hào)上，直接疊加PN序列，在接收端，對(duì)接收到的信號(hào)序列進(jìn)行相關(guān)性檢測(cè)，如果有PN序列包含其中，則獲得相關(guān)性峰值，并且其峰值位置指示時(shí)間偏差。
由于PN序列的相關(guān)特性，使得其相關(guān)峰值的位置可以精確地定位在一個(gè)PN碼片的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，這就很大地提高了下行時(shí)間同步的精度。
本發(fā)明發(fā)射端的系統(tǒng)框圖如圖1，在發(fā)射端，主要由兩部分構(gòu)成，一部分是形成OFDM符號(hào)，另一部分是形成PN序列，這兩部分在模擬到數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換之前疊加在一起，最后一起發(fā)射出去。這是基站和已經(jīng)成功接入系統(tǒng)的用戶(hù)形成同步信號(hào)的方法，如果是用戶(hù)第一次接入系統(tǒng)，對(duì)于初始上行同步則只發(fā)射PN序列，虛線方框內(nèi)的部分就不需要。
接收端的系統(tǒng)框圖如圖2，當(dāng)基站或用戶(hù)接受到OFDM信號(hào)后，符號(hào)同步檢測(cè)和OFDM解調(diào)獨(dú)立并行地進(jìn)行，它們彼此把對(duì)方當(dāng)作干擾信號(hào)。當(dāng)進(jìn)行同步信號(hào)的相關(guān)檢測(cè)時(shí)，由于OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)與PN序列不相關(guān)，因此它不影響到同步信號(hào)的檢測(cè)，當(dāng)進(jìn)行OFDM解調(diào)時(shí)，由于PN序列的長(zhǎng)度相對(duì)于OFDM符號(hào)的IFFT的長(zhǎng)度是很小的，因此它對(duì)于OFDM解調(diào)的性能影響也是很小的。如果是用戶(hù)第一次接入系統(tǒng)的初始下行同步，則只進(jìn)行時(shí)間同步檢測(cè)，虛線方框內(nèi)的部分就不需要。
由于PN序列的發(fā)射和接收都是和OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)一起進(jìn)行的，所以它必須能夠較小失真的通過(guò)OFDM的有限帶寬濾波器，PN序列的帶寬就得小于或等于OFDM信號(hào)的帶寬。例如，對(duì)于IEEE802.16a的2048-OFDMA模式，其OFDM采樣率是傳輸帶寬的8/7倍，因此，一般地，在每?jī)蓚€(gè)OFDM采樣值的時(shí)間周期上疊加一個(gè)PN序列的碼片，這樣，PN序列的帶寬就是整個(gè)傳輸帶寬的4/7倍，完全能夠通過(guò)OFDM的濾波器。當(dāng)然可以有其他的疊加方式，疊加到OFDM符號(hào)上的每個(gè)PN序列的碼片持續(xù)時(shí)間與OFDM符號(hào)的采樣間隔時(shí)間有或者沒(méi)有倍數(shù)關(guān)系，其主要目的是能夠較小失真地通過(guò)OFDM的濾波器。
假設(shè)p(k)是一個(gè)復(fù)PN序列，也就是說(shuō)，其實(shí)部和虛部都是PN序列，其長(zhǎng)度為P。為了和OFDM符號(hào)的采樣值對(duì)齊，把序列p(k)在時(shí)間上重復(fù)一次而得到p(1)，p(1)，p(2)，p(2)，......p(P-1)，p(P-1)，p(P)，p(P)(1)我們記如上的一個(gè)序列為p0(k)，OFDM采樣值的平均值為Es，ρ是一個(gè)常數(shù)，用以調(diào)節(jié)PN序列的傳輸功率，則發(fā)射端發(fā)射的時(shí)間同步序列為ρEsp0(k)(2)下行同步假設(shè)s(k)是OFDM符號(hào)的采樣值的時(shí)間序列，每一個(gè)符號(hào)包含有N個(gè)采樣值。在一個(gè)固定的時(shí)間周期間隔內(nèi)，基站發(fā)射一個(gè)系統(tǒng)事先確定的PN序列用于下行時(shí)間同步，這樣一個(gè)PN序列是系統(tǒng)中的所有用戶(hù)和基站所知道的。如圖4所示，PN序列直接疊加在OFDM的CP開(kāi)始處，則基站發(fā)射的信號(hào)同時(shí)包括OFDN符號(hào)和PN序列t(k)＝s(k)+ρEsp0(k)k＝0，1，2，3... (3)經(jīng)過(guò)一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間延遲d1，用戶(hù)接收到信號(hào)。由于OFDM符號(hào)時(shí)間同步的任務(wù)是確定接收到的符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻和用戶(hù)自己的符號(hào)開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間偏差，如果d1＞N，也就是說(shuō)，時(shí)間延遲大于一個(gè)OFDM符號(hào)的長(zhǎng)度，則需要確定的是Rem(d1，N)，即d1除以N的余數(shù)。因此，在這里及以后的敘述中，我們總假定d1＜N，則用戶(hù)接收到的信號(hào)可以表示為r(k)＝s(k-d1)+ρEsp0(k-d1) k＝0，1，2，3...(4)其中s(k)＝p0(k)＝0當(dāng)k＜0時(shí)，即序列p0(k)在其指標(biāo)k的范圍以外為零。
當(dāng)用戶(hù)接收到OFDM符號(hào)后，從某一個(gè)隨機(jī)位置開(kāi)始，取一段OFDM符號(hào)的采樣值，其長(zhǎng)度為兩個(gè)OFDM符號(hào)的長(zhǎng)度，則基站所發(fā)射的PN序列有可能包含在這段采樣值內(nèi)并且其時(shí)間偏差不大于一個(gè)OFDM符號(hào)的長(zhǎng)度。用這樣一段采樣值和基站所發(fā)射的PN序列(用戶(hù)已知)進(jìn)行相關(guān)性檢測(cè)，如圖4所示，當(dāng)這段OFDM符號(hào)內(nèi)確實(shí)包含有PN同步序列并且PN序列互相對(duì)齊，其相關(guān)性峰值達(dá)到，則檢測(cè)到下行同步，并且其時(shí)間偏差就是相關(guān)峰值的位置。
相關(guān)性的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以寫(xiě)為E(i)=Σi=1r(j+i)p0(j)---i=0,1,2,...,N-1----(5)]]>利用表達(dá)式(4)和(5)，則上式可以表示為E(i)=Σk=1s(k+i-d1)p0(k-d2)+Σk=1p0(k+i-d1)p0(k-d2)i=0,1,2,...,N-1---(6)]]>由于序列p0(k)的長(zhǎng)度相對(duì)于OFDM符號(hào)的長(zhǎng)度是小的，因此上式中的求和項(xiàng)的大部分為零。由于PN序列p0(k)與OFDM符號(hào)的采樣序列s(k)不相關(guān)，因此對(duì)每一個(gè)i，(6)式中的第一項(xiàng)的值都很小。對(duì)于(6)式的第二項(xiàng)，它就是PN序列p0(k)的自相關(guān)表達(dá)式，當(dāng)i＝d1-d2時(shí)，其自相關(guān)峰值達(dá)到。這樣，用戶(hù)接收到的OFDM符號(hào)的開(kāi)始位置與其隨機(jī)假定開(kāi)始處的時(shí)間偏差就是L＝d1-d2(7)用戶(hù)就調(diào)整自己的符號(hào)開(kāi)始時(shí)刻，使得其剛好是接收到的OFDM符號(hào)的起始處。這樣，用戶(hù)就完成了對(duì)基站的下行時(shí)間同步。
由PN序列的相關(guān)性可知，其自相關(guān)峰值可以精確的定位在一個(gè)碼片內(nèi)，因此應(yīng)用相關(guān)性檢測(cè)來(lái)進(jìn)行時(shí)間同步，其時(shí)間誤差也是一個(gè)PN碼片，在本實(shí)施例子中，我們采用每?jī)蓚€(gè)OFDM采樣周期疊加一個(gè)PN碼片，其時(shí)間同步精度就是在兩個(gè)OFDM采樣周期內(nèi)。
由于用于下行時(shí)間同步的PN序列是直接疊加在OFDM符號(hào)上的，它就對(duì)OFDM解調(diào)的性能有影響。在OFDM系統(tǒng)中，其解調(diào)是基于FFT運(yùn)算，每一個(gè)符號(hào)是彼此獨(dú)立地解調(diào)，因此某一個(gè)符號(hào)的干擾不會(huì)對(duì)另外一個(gè)符號(hào)有影響。為了減少PN序列對(duì)OFDM符號(hào)的干擾，在本發(fā)明中，基站把用于下行同步的PN序列分成若干等份，例如2，4，8，...，份，在每一個(gè)OFDM符號(hào)上只疊加一份，這樣，在連續(xù)相鄰的若干(2，4，8，...)個(gè)OFDM符號(hào)上就能夠發(fā)射完整個(gè)PN序列。而在每一個(gè)OFDM符號(hào)上，由于只有一部分的PN序列，因此它受到的干擾就比較小。發(fā)射整個(gè)PN序列所需要的時(shí)間長(zhǎng)度稱(chēng)為其持續(xù)時(shí)間。
圖5所示的是一個(gè)PN序列被分成兩份，被分別疊加在兩個(gè)連續(xù)的OFDM符號(hào)上。在用戶(hù)接收端，用于作相關(guān)性檢測(cè)的OFDM符號(hào)采樣值就被取之為兩個(gè)連續(xù)的OFDM符號(hào)，以和基站發(fā)射的PN序列結(jié)構(gòu)相匹配，同樣，當(dāng)OFDM符號(hào)中包含有基站發(fā)射的PN序列并且互相對(duì)齊時(shí)，相關(guān)性的峰值就得到，用戶(hù)就獲得下行的時(shí)間同步。
上行同步對(duì)于上行時(shí)間同步，其復(fù)雜性就比下行同步大，因?yàn)榛舅邮盏降男盘?hào)分別來(lái)自不同的用戶(hù)，有不同的時(shí)間延遲，這些具有不同延遲的OFDM符號(hào)被基站接收后，先相加在一起，再進(jìn)行OFDM解調(diào)。這樣，基站就不可能調(diào)整自己的符號(hào)開(kāi)始時(shí)間以適應(yīng)某一個(gè)用戶(hù)，而是每一個(gè)用戶(hù)都調(diào)整自己的發(fā)射時(shí)間，使得它們所發(fā)射的信號(hào)的剛好同時(shí)達(dá)到基站。為了敘述的簡(jiǎn)單，下面我們以一個(gè)基站和兩個(gè)用戶(hù)的情況敘述上行時(shí)間同步。上行時(shí)間同步可以分為兩種情況，第一種情況是當(dāng)用戶(hù)第一次接入系統(tǒng)時(shí)的符號(hào)初始時(shí)間同步，另一種情況是用戶(hù)已經(jīng)成功接入系統(tǒng)后而進(jìn)行幾周期性時(shí)間同步維護(hù)。下面我們先敘述本發(fā)明對(duì)于第一種情況的同步方技術(shù)方案。
圖6表示兩個(gè)用戶(hù)，用戶(hù)1和用戶(hù)2，同時(shí)發(fā)起對(duì)基站的初始上行同步請(qǐng)求。每個(gè)用戶(hù)在任意的不同初始時(shí)刻，從一個(gè)預(yù)先定義的PN序列集中選擇一個(gè)PN序列ρ1Esp1(k)，ρ2Esp2(k) (8)其中ρ1和ρ2是常數(shù)，分別調(diào)節(jié)用戶(hù)1和用戶(hù)2的發(fā)射功率，它們的確定依賴(lài)于對(duì)下行接收到的信號(hào)功率的估計(jì)而得出的初始值，可以在以后的同步過(guò)程中更進(jìn)一步的調(diào)整。PN序列p1(k)和p2(k)具有和(1)式中p0(k)相同的結(jié)構(gòu)，即為了和OFDM的采樣值對(duì)齊，在時(shí)間上，每一個(gè)碼片都重復(fù)了一次。
如圖6所示，兩個(gè)用戶(hù)所發(fā)射的PN序列經(jīng)過(guò)不同的延遲d1和d2，達(dá)到基站，在基站和其它數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)一起被接收，則接收到的信號(hào)可以表示為r(k)＝s(k)+ρ1Esp1(k-d1)+ρ2Esp2(k-d2)(9)OFDM解調(diào)獨(dú)立并行地進(jìn)行，而時(shí)間同步可以通過(guò)相關(guān)性檢測(cè)得到。
基站從其OFDM符號(hào)的開(kāi)始處，取得一段長(zhǎng)度為兩個(gè)OFDM符號(hào)的采樣值，用預(yù)先定義的PN序列集中的每一個(gè)PN序列和它作相關(guān)性檢測(cè)，如果和它作相關(guān)的不是p1(k)或者p2(k)，則它們不相關(guān)，得不到相關(guān)性峰值。如果是和p1(k)作相關(guān)檢測(cè)，其表達(dá)式為E1(i)=Σk=1r(k+i)p1(k)--(10)]]>=Σk=1s(k+i)p1(k)+Σk=1ρ1Esp1(k+i-d1)p1(k)+Σk=1ρ2Esp2(k+i-d2)p1(k)---(11)]]>則對(duì)任意的延遲d1，上式的第一項(xiàng)和第三項(xiàng)都很小因?yàn)閜1(k)和s(k)及p2(k)不相關(guān)。而對(duì)于第二項(xiàng)，當(dāng)i＝d1時(shí)，取得相關(guān)性峰值。這樣，用戶(hù)1時(shí)間偏差就可以確定為L(zhǎng)1＝d1(12)同樣，用戶(hù)2的時(shí)間偏差可以確定為
L2＝d2(13)當(dāng)基站檢測(cè)到某個(gè)用戶(hù)的同步PN序列后，它并不能知道是哪一個(gè)用戶(hù)發(fā)起的初始同步請(qǐng)求，于是基站就把檢測(cè)到的PN序列及其相應(yīng)的時(shí)間偏差作為應(yīng)答消息在下行信道上廣播給所有的用戶(hù)，當(dāng)用戶(hù)收到應(yīng)答消息后，比較消息中所指示的PN序列和他自己先前所發(fā)射的PN序列，如果二者相同，則用戶(hù)就獲得自己的時(shí)間偏差，調(diào)整下一次的發(fā)射時(shí)間，使得發(fā)射的信號(hào)到達(dá)基站時(shí)剛好是基站的OFDM符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻。
由于所有的用戶(hù)都是從同一個(gè)PN序列集中隨機(jī)地選取一個(gè)PN序列作為上行初始的同步碼，因此就有可能某兩個(gè)用戶(hù)在同一時(shí)刻選取了同一PN序列，如果這兩個(gè)相同的PN序列也是在同一個(gè)OFDM符號(hào)時(shí)間達(dá)到基站，則發(fā)生初始同步碰撞，兩個(gè)用戶(hù)都同步失敗。因此，兩個(gè)用戶(hù)都需要在一個(gè)隨機(jī)延遲后的某個(gè)時(shí)刻，重新進(jìn)行初始同步。
在上行同步，同樣把用于初始時(shí)間同步的PN序列分成若干(2，4，8，...)等份，而在每一個(gè)連續(xù)的OFDM符號(hào)上只發(fā)射其中的一份，以減少PN序列對(duì)一個(gè)OFDM符號(hào)的干擾。從而提高OFDM解調(diào)的BER表現(xiàn)性能。其中每一部分的開(kāi)始位置相距一個(gè)OFDM符號(hào)，也就是說(shuō)，用戶(hù)每間隔一個(gè)OFDM符號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度發(fā)射一個(gè)PN序列的片段，使得一個(gè)PN序列分布在多個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)。在基站接受到OFDM符號(hào)后，就從若干相應(yīng)的連續(xù)的OFDM符號(hào)上取得采樣值，相應(yīng)的具體過(guò)程在下面以分成2份為例進(jìn)行說(shuō)明。
圖7是把初始時(shí)間同步的PN序列分成2份的圖解示意，兩個(gè)用戶(hù)都把PN序列分成2份，而每一部分的開(kāi)始處相距一個(gè)OFDM符號(hào)的長(zhǎng)度，這樣，當(dāng)基站接受用戶(hù)發(fā)射的初始同步PN序列時(shí)，其整個(gè)序列被分布在2個(gè)OFDM符號(hào)中，每一個(gè)符號(hào)受到PN序列的干擾就減少。當(dāng)基站接收到同時(shí)包含有OFDM符號(hào)和PN同步序列的信號(hào)后，就從2個(gè)連續(xù)的符號(hào)分2段上取一部分采樣值和PN序列作相關(guān)。從每一個(gè)OFDM符號(hào)上只取得整個(gè)PN序列長(zhǎng)度的一半的采樣值，而每一段的相應(yīng)采樣值相隔一個(gè)OFDM符號(hào)的長(zhǎng)度。
下面介紹本發(fā)明中用戶(hù)已經(jīng)成功接入系統(tǒng)后而進(jìn)行周期性上行時(shí)間同步維護(hù)的方法和過(guò)程。
如果用戶(hù)已經(jīng)完成了對(duì)基站的初始上行時(shí)間同步，則每隔一個(gè)周期時(shí)間間隔，要進(jìn)行一次同步維護(hù)，以調(diào)整較小的時(shí)間偏差。因?yàn)檩^大的時(shí)間偏差在初始同步是已經(jīng)被調(diào)整了，所以在周期性的時(shí)間同步維護(hù)時(shí)，其同步方法和過(guò)程和下行的時(shí)間同步相類(lèi)似，不同之處是由于每個(gè)用戶(hù)在上行具有不同的時(shí)間偏差，所以每一個(gè)用戶(hù)用一個(gè)不同的PN序列來(lái)區(qū)分它自己的時(shí)間偏差和其它用戶(hù)的時(shí)間偏差。在不同時(shí)刻，不同的用戶(hù)可以用相同的PN序列來(lái)進(jìn)行時(shí)間同步維護(hù)。
當(dāng)已經(jīng)成功接入系統(tǒng)的用戶(hù)需要進(jìn)行周期性的時(shí)間同步維護(hù)時(shí)，它從一個(gè)預(yù)先定義的PN序列集中選取一個(gè)PN序列，疊加在發(fā)射的OFDM符號(hào)的CP的開(kāi)始部分，發(fā)射出去。當(dāng)基站接收到OFDM符號(hào)后，除了進(jìn)行通常的OFDM解調(diào)外，同時(shí)進(jìn)行時(shí)間同步檢測(cè)，當(dāng)基站檢測(cè)到某個(gè)PN序列及其相應(yīng)的時(shí)間偏差后，以應(yīng)答消息的形式反饋給用戶(hù)，用戶(hù)接收到應(yīng)答消息后，比較消息中所指示的PN序列和它自己先前發(fā)射的PN序列，當(dāng)二者相同時(shí)，則用戶(hù)獲得自己的時(shí)間偏差。用戶(hù)調(diào)整自己的發(fā)射時(shí)間，使得發(fā)射的信號(hào)到達(dá)基站時(shí)刻剛好是基站的OFDM符號(hào)起始處，從而完成周期性的上行時(shí)間同步維護(hù)。
同步流程控制本發(fā)明還包括用于控制基站和用戶(hù)時(shí)間同步的流程。
當(dāng)一個(gè)用戶(hù)第一次接入系統(tǒng)時(shí)，它將按照如圖8的步驟完成時(shí)間同步(1)基站在每隔一個(gè)固定的周期時(shí)間內(nèi)在下行信道發(fā)射一個(gè)PN序列，用于下行時(shí)間同步檢測(cè)；(2)用戶(hù)開(kāi)機(jī)，首先搜尋下行信道，通過(guò)PN序列的相關(guān)性檢測(cè)完成下行同步；
(3)當(dāng)用戶(hù)成功的完成下行同步后，通過(guò)基站發(fā)射的廣播消息，獲得上行信道的傳輸參數(shù)，這些參數(shù)中包括基站允許接收到PN同步序列的最大功率以及上行的PN序列分成多少份以使得它被分配在幾個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)傳輸。這些參數(shù)是根據(jù)基站當(dāng)前接受到的信號(hào)的信號(hào)對(duì)噪聲的比(SNR)和數(shù)據(jù)解調(diào)的BER要求而確定的；(4)用戶(hù)根據(jù)接收到的下行信號(hào)，估計(jì)信號(hào)從基站到用戶(hù)的傳輸損耗，然后根據(jù)基站的最大容許功率及制定的傳輸長(zhǎng)度(即PN序列分成多少個(gè)OFDM符號(hào)長(zhǎng)度來(lái)傳輸)，計(jì)算出用戶(hù)上行初始同步信號(hào)的發(fā)射功率；(5)用戶(hù)隨機(jī)地從一個(gè)預(yù)先定義的PN序列集中選取一個(gè)PN序列，作為上行的初始同步序列，按照4所計(jì)算的發(fā)射功率和3所接收到的指定的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度，在一個(gè)隨機(jī)時(shí)刻，發(fā)射出去；(6)當(dāng)基站成功地檢測(cè)到上行的PN時(shí)間同步序列及其相應(yīng)的時(shí)間偏差后，把這樣的結(jié)果當(dāng)作應(yīng)答消息廣播給所有的用戶(hù)；(7)用戶(hù)接收到廣播消息，通過(guò)比較消息中所指示的PN序列和它自己先前發(fā)射的PN序列，如果兩者相同，則獲得其自身的時(shí)間偏差，調(diào)整下一次發(fā)射信號(hào)的時(shí)間，用以保持和基站的符號(hào)時(shí)間同步；(8)當(dāng)用戶(hù)等待一個(gè)預(yù)先定義的時(shí)間后，沒(méi)有收到任何應(yīng)答消息，他就從(3)開(kāi)始重復(fù)上行初始時(shí)間同步的過(guò)程。然而，當(dāng)用戶(hù)收到基站的指令，要求它重復(fù)初始同步時(shí)，用戶(hù)也從(3)開(kāi)始重復(fù)上行初始時(shí)間同步的過(guò)程；(9)用戶(hù)完成初始時(shí)間同步后，進(jìn)入周期性的時(shí)間同步維護(hù)。
圖9是用戶(hù)的整個(gè)時(shí)間同步的流程圖，當(dāng)用戶(hù)啟動(dòng)后，它首先搜尋下行信道，獲取下行的時(shí)間同步，如果下行時(shí)間同步失敗，它將繼續(xù)等待。如果成功，則用戶(hù)接著獲取上行的傳輸參數(shù)，估計(jì)PN序列的發(fā)射功率及持續(xù)時(shí)間，在一個(gè)任意的初始時(shí)刻，發(fā)射上行初始同步PN序列。然后，用戶(hù)等待基站的應(yīng)答消息，如果等待時(shí)間超時(shí)，則用戶(hù)檢查上行初始同步的次數(shù)是否已經(jīng)超過(guò)了，如果超過(guò)，則返回錯(cuò)誤，重新啟動(dòng)同步過(guò)程，如果上行初始同步的次數(shù)沒(méi)有超過(guò)，則用戶(hù)等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間后，在檢查發(fā)射功率是否已經(jīng)到達(dá)最大值，如果是，則返回錯(cuò)誤，重新啟動(dòng)同步過(guò)程，如果不是，則增加發(fā)射功率，重新發(fā)射上行初始同步PN序列；如果用戶(hù)能夠成功地得到基站的應(yīng)答消息，則檢查消息中所指示的PN序列及自己先前發(fā)射的PN序列，如果二者相同，則獲得時(shí)間偏差，并檢查狀態(tài)指示，如果是退出，則用戶(hù)退出初始時(shí)間同步過(guò)程，如果狀態(tài)指示是繼續(xù)，則調(diào)整發(fā)射參數(shù)，繼續(xù)發(fā)射初始時(shí)間同步PN序列，如果狀態(tài)指示是成功，則用戶(hù)獲得時(shí)間偏差，進(jìn)入時(shí)間同步維護(hù)階段。
干擾消除由于用于同步檢測(cè)的PN序列是直接疊加在OFDM符號(hào)上的，所以它對(duì)OFDM符號(hào)就有干擾，從而影響了OFDM解調(diào)的BER性能。本發(fā)明中還包括了用于降低這種干擾的方法，以提高BER性能。
當(dāng)用于同步信號(hào)的PN序列被接收端成功地檢測(cè)到后，可利用如圖3所示的簡(jiǎn)單處理技術(shù)，提高系統(tǒng)的BER表現(xiàn)性能。首先，確定包含在OFDM符號(hào)中的PN序列的開(kāi)始位置及其長(zhǎng)度，在OFDM解調(diào)前，把包含有PN序列的這部分OFDM采樣值的功率減小，而把其余部分增大使得一個(gè)OFDM符號(hào)的能量保持不變。經(jīng)過(guò)這樣處理后，在一個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)，沒(méi)有受到PN序列干擾的采樣值對(duì)一個(gè)符號(hào)貢獻(xiàn)大，而受到PN序列干擾的采樣值的貢獻(xiàn)就小，從而提高了OFDM解調(diào)的表現(xiàn)性能。
如圖3所示，設(shè)接收到的包含有PN序列在其中的OFDM符號(hào)為r(k)＝s(k)+ρ1Esp1(k-d1)，k＝0，1，2，...，N-1， (14)其中當(dāng)k＜0或者k≥2P時(shí)，p1(k)＝0.在上式中。受到干擾的OFDM采樣值是r(d1)，r(d1+1)，...，r(d1+2P-1)，在進(jìn)行OFDM解調(diào)前，把它們的能量降低為α·r(k),k=d1,d1+1,...,d1+2P-1,---(15)]]>然后把其它采樣值的能量增加，得(1+2P(1-α)/(N-2P))·r(k)]]>k=0,2,...,d1-1,d1+2P,d1+2P+1,...,N-1-------(16)]]>這樣，保持一個(gè)OFDM符號(hào)的能量不變，并且使得在一個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)，受到干擾的采樣值部分的貢獻(xiàn)就小，而沒(méi)有受到干擾的采樣值部分的貢獻(xiàn)就大，從而減少了一個(gè)OFDM符號(hào)所受到的干擾。
此外，當(dāng)信號(hào)通過(guò)多徑的衰落信道，在PN序列被接受端成功地檢測(cè)到后，也可以利用CDMA通信技術(shù)中的瑞克接收技術(shù)，近似地(最大程度地)把用于時(shí)間同步的PN序列從OFDM符號(hào)中分離出來(lái)，盡管完全分離是不可能的，但是這種近似的分離，可以降低PN序列對(duì)OFDM信號(hào)的干擾，從而提高OFDM數(shù)據(jù)解調(diào)的BER表現(xiàn)性能。
權(quán)利要求
1.一種在OFDM通信系統(tǒng)中檢測(cè)基站和用戶(hù)時(shí)間同步的方法，該方法包括(1)發(fā)射端，在OFDM符號(hào)形成過(guò)程中的數(shù)字到模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換之前，將一個(gè)預(yù)先指定的PN序列疊加到OFDM符號(hào)上，從OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴的開(kāi)始處疊加；(2)在接收端，當(dāng)基站或用戶(hù)接收到OFDM符合后，提取一段OFDM符號(hào)的采樣值，檢測(cè)所述提取的OFDM符號(hào)的采樣值與一個(gè)預(yù)先指定的PN序列的相關(guān)性，如果所述提取的OFDM符號(hào)的采樣值包含所述PN序列，則獲得相關(guān)性峰值，根據(jù)相關(guān)性峰值出現(xiàn)的時(shí)該就可確定所接收到的OFDM的開(kāi)始位置，從而確定接收到的符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻和接收端的基站或用戶(hù)的OFDM符號(hào)開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間偏差。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在發(fā)射端，疊加到OFDM符號(hào)上的每個(gè)PN序列的碼片持續(xù)時(shí)間是OFDM符號(hào)的采樣間隔時(shí)間的2倍，使每2個(gè)OFDM采樣點(diǎn)上疊加一個(gè)PN序列的碼片。
3.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在發(fā)射端，疊加到OFDM符號(hào)上的每個(gè)PN序列的碼片持續(xù)時(shí)間與OFDM符號(hào)的采樣間隔時(shí)間有或者沒(méi)有倍數(shù)關(guān)系，但PN序列的帶寬要小于OFDM符號(hào)的帶寬，使得PN序列能夠以較小的失真通過(guò)OFDM系統(tǒng)的濾波器。
4.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在接收端，所提取的一段OFDM符號(hào)的采樣值長(zhǎng)度為兩個(gè)OFDM符號(hào)。
5.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述PN序列的碼片被分成若干相等或不相等的部分，每一部分被分配到若干連續(xù)的不同OFDM符號(hào)上，疊加而形成OFDM符號(hào)。
6.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括當(dāng)用于同步檢測(cè)的PN序列被成功檢測(cè)后，確定包含在一個(gè)OFDM符號(hào)中的PN序列的開(kāi)始位置及其長(zhǎng)度，在OFDM解調(diào)前，把包含有PN序列的這部分OFDM采樣值減少，而把其余部分增大，使得一個(gè)OFDM符號(hào)的能量保持不變。
7.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括當(dāng)用于同步檢測(cè)的PN序列被成功檢測(cè)后，確定包含在一個(gè)OFDM符號(hào)中的PN序列的開(kāi)始位置及其長(zhǎng)度，在OFDM解調(diào)前，利用CDMA通信技術(shù)中的瑞克接收技術(shù)，把PN序列從OFDM符號(hào)中分離出來(lái)，再進(jìn)行OFDM解調(diào)。
8.一種在OFDM通信系統(tǒng)中基站和用戶(hù)下行時(shí)間同步的方法，該方法包括(1)在發(fā)射端，在OFDM符號(hào)形成過(guò)程中的數(shù)字到模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換之前，基站將一個(gè)預(yù)先指定的PN序列疊加到OFDM符號(hào)上，從OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴的開(kāi)始處疊加。(2)在接收端，用戶(hù)提取一段OFDM符號(hào)采樣值，檢測(cè)所述提取的OFDM符號(hào)的采樣值與一個(gè)預(yù)先指定的PN序列的相關(guān)性，如果所述提取的OFDM符號(hào)的采樣值包含所述PN序列，則可獲得相關(guān)性峰值，根據(jù)相關(guān)性峰值出現(xiàn)的時(shí)刻就可確定所接收到的OFDM的開(kāi)始位置，從而確定接收到的符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻和用戶(hù)自己的OFDM符號(hào)開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間偏差，用戶(hù)根據(jù)所述的時(shí)間差調(diào)整自己符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻，使用戶(hù)自己符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻剛好是接收到的OFDM符號(hào)的起始處，從而使基站與用戶(hù)下行時(shí)間同步。
9.一種如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，基站所疊加的每個(gè)PN序列的碼片持續(xù)時(shí)間是OFDM符號(hào)的采樣間隔時(shí)間的2倍，使每2個(gè)OFDM采樣點(diǎn)上疊加一個(gè)PN序列的碼片。
10.一種如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，基站所疊加的每個(gè)PN序列的碼片持續(xù)時(shí)間與OFDM符號(hào)的采樣間隔時(shí)間有或者沒(méi)有倍數(shù)關(guān)系，但PN序列的帶寬要小于OFDM符號(hào)的帶寬，使得PN序列能夠以較小的失真通過(guò)OFDM系統(tǒng)的濾波器。
11.一種如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，用戶(hù)所提取的一段OFDM符號(hào)的采樣值長(zhǎng)度為兩個(gè)OFDM符號(hào)。
12.一種如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述PN序列的碼片被分成若干相等或不相等的部分，每一部分被分配到若干連續(xù)的不同OFDM符號(hào)上，疊加而形成OFDM符號(hào)。
13.一種如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法還包括當(dāng)用于同步檢測(cè)的PN序列被成功檢測(cè)后，確定包含在一個(gè)OFDM符號(hào)中的PN序列的開(kāi)始位置及其長(zhǎng)度，在OFDM解調(diào)前，把包含有PN序列的這部分OFDM采樣值減少，而把其余部分增大，使得一個(gè)OFDM符號(hào)的能量保持不變。
14.一種如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法還包括當(dāng)用于同步檢測(cè)的PN序列被成功檢測(cè)后，確定包含在一個(gè)OFDM符號(hào)中的PN序列的開(kāi)始位置及其長(zhǎng)度，在OFDM解調(diào)前，利用CDMA通信技術(shù)中的瑞克接收技術(shù)，把PN序列從OFDM符號(hào)中分離出來(lái)，再進(jìn)行OFDM解調(diào)。
15.一種在OFDM通信系統(tǒng)中用戶(hù)第一次接入系統(tǒng)時(shí)用戶(hù)和基站進(jìn)行上行初始同步的方法，該方法包括(1)用戶(hù)從一個(gè)預(yù)定PN序列集合中選出一個(gè)PN序列，然后由用戶(hù)直接發(fā)送出去，每個(gè)用戶(hù)所發(fā)射的PN序列經(jīng)過(guò)不同的延遲到達(dá)基站；(2)基站接收每個(gè)用戶(hù)所發(fā)射的PN序列和其它數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)，基站從其接收到OFDM符號(hào)的開(kāi)始處，取一段OFDM符號(hào)的采樣植與預(yù)定的PN序列集合中的每一個(gè)PN序列作相關(guān)性檢測(cè)，如果檢測(cè)到相關(guān)峰值，則某個(gè)用戶(hù)企圖第一次接入系統(tǒng)被檢測(cè)到，而且根據(jù)檢測(cè)到的相關(guān)性峰值出現(xiàn)的時(shí)刻就可確定所接收PN序列的開(kāi)始位置，從而確定接收到PN序列的開(kāi)始時(shí)刻和基站自己的OFDM符號(hào)開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間偏差；(3)基站把檢測(cè)到的PN序列和其相應(yīng)的時(shí)間偏差當(dāng)作廣播消息發(fā)送出去，當(dāng)企圖第一次接入網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)接收到廣播消息后，比較其先前發(fā)送的PN序列和廣播消息所指示的PN序列，當(dāng)二者相同時(shí)，則用戶(hù)將所述應(yīng)答消息中的時(shí)間偏差作為用戶(hù)自己的時(shí)間偏差，并且用戶(hù)根據(jù)所述時(shí)間偏差調(diào)整用戶(hù)發(fā)射OFDM的起始時(shí)間，使得用戶(hù)發(fā)射的OFDM到達(dá)基站時(shí)刻剛好是基站的OFDM符合開(kāi)始處，從而使用戶(hù)和基站時(shí)間同步。
16.一種如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，用戶(hù)所發(fā)射的PN序列，每一個(gè)碼片持續(xù)時(shí)間是OFDM符號(hào)采樣時(shí)間的2倍。
17.一種如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，用戶(hù)所發(fā)射的PN序列，每一個(gè)碼片持續(xù)時(shí)間與OFDM符號(hào)采樣時(shí)間有或者沒(méi)有倍數(shù)關(guān)系，但PN序列的帶寬要小于OFDM符號(hào)的帶寬，使得PN序列能夠以較小的失真通過(guò)OFDM系統(tǒng)的濾波器。
18.一種如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，基站所提取的一段OFDM符號(hào)的采樣值長(zhǎng)度為兩個(gè)OFDM符號(hào)。
19.一種如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在用戶(hù)發(fā)送所選定的PN序列之前，將PN序列分成若干相等或不相等的部分，每一部分被用戶(hù)分別發(fā)送，每一個(gè)發(fā)送時(shí)間間隔等于一個(gè)OFDM符號(hào)的長(zhǎng)度。
20.一種在OFDM通信系統(tǒng)中用戶(hù)已經(jīng)成功接入系統(tǒng)后用戶(hù)和基站進(jìn)行周期性上行同步的方法，該方法包括(1)在發(fā)射端，在OFDM符號(hào)形成過(guò)程中的數(shù)字到模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換之前，用戶(hù)將從一個(gè)預(yù)先定義的PN序列中選取的一個(gè)PN序列或基站分配給用戶(hù)的一個(gè)PN序列疊加到OFDM符號(hào)上，從OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴的開(kāi)始處疊加，然后將疊加后的信號(hào)發(fā)射出去；(2)在接收端，當(dāng)基站接收到OFDM符號(hào)后，除了進(jìn)行通常的OFDM解調(diào)外，同時(shí)進(jìn)行時(shí)間同步檢測(cè)，提取一段OFDM符號(hào)的采樣值，檢測(cè)所述提取的OFDM符號(hào)的采樣值與一個(gè)預(yù)先指定的PN序列的相關(guān)性，根據(jù)相關(guān)性峰值出現(xiàn)的時(shí)刻確定所接收到的OFDM的開(kāi)始位置，從而確定接收到的符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻和基站自己的OFDM符號(hào)開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間偏差；(3)基站將檢測(cè)到的PN序列和所述時(shí)間偏差以應(yīng)答消息的形式反饋給用戶(hù)，用戶(hù)接收到所述應(yīng)答消息后，比較所述應(yīng)答消息中所指示的PN序列和用戶(hù)先前發(fā)射的PN序列，當(dāng)二者相同時(shí)，則用戶(hù)將所述應(yīng)答消息中的時(shí)間偏差作為用戶(hù)自己的時(shí)間偏差，并且用戶(hù)根據(jù)所述時(shí)間偏差用戶(hù)調(diào)整發(fā)射OFDM的起始時(shí)間，使得用戶(hù)發(fā)射的OFDM到達(dá)基站時(shí)刻剛好是基站的OFDM符號(hào)開(kāi)始處，從而實(shí)現(xiàn)完成周期性的時(shí)間同步維護(hù)。
21.一種如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，用戶(hù)疊加在OFDM符號(hào)上的PN序列的每個(gè)碼片持續(xù)時(shí)間是OFDM符號(hào)的采樣間隔時(shí)間的2倍，使每2個(gè)OFDM采樣點(diǎn)上疊加一個(gè)PN序列的碼片。
22.一種如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，用戶(hù)疊加在OFDM符號(hào)上的PN序列的每個(gè)碼片持續(xù)時(shí)間與OFDM符號(hào)的采樣間隔時(shí)間有或者沒(méi)有倍數(shù)關(guān)系，但PN序列的帶寬要小于OFDM符號(hào)的帶寬，使得PN序列能夠以較小的失真通過(guò)OFDM系統(tǒng)的濾波器。
23.一種如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，基站所提取的一段OFDM符號(hào)的采樣值長(zhǎng)度為兩個(gè)OFDM符號(hào)。
24.一種如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述PN序列的碼片被分成若干相等或不相等的部分，每一部分被分配到若干連續(xù)的不同OFDM符號(hào)上，疊加而形成OFDM符號(hào)。
25.一種如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，該方法還包括當(dāng)用于同步檢測(cè)的PN序列被成功檢測(cè)后，確定包含在一個(gè)OFDM符號(hào)中的PN序列的開(kāi)始位置及其長(zhǎng)度，在OFDM解調(diào)前，把包含有PN序列的這部分OFDM采樣值減少，而把其余部分增大，使得一個(gè)OFDM符號(hào)的能量保持不變。
26.一種如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，該方法還包括當(dāng)用于同步檢測(cè)的PN序列被成功檢測(cè)后，確定包含在一個(gè)OFDM符號(hào)中的PN序列的開(kāi)始位置及其長(zhǎng)度，在OFDM解調(diào)前，利用CDMA通信技術(shù)中的瑞克接收技術(shù)，把PN序列從OFDM符號(hào)中分離出來(lái)，再進(jìn)行OFDM解調(diào)。
27.一種對(duì)用于形成的OFDM符號(hào)的PN序列的調(diào)制方法，其特征在于對(duì)用于時(shí)間同步的PN序列作QPSK調(diào)制，形成I路和Q路，其分別疊加在OFDM信號(hào)的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分。
28.一種對(duì)用于形成的OFDM符號(hào)的PN序列的調(diào)制方法，其特征在于對(duì)用于時(shí)間同步的PN序列作BPSK調(diào)制，形成的信號(hào)疊加在OFDM信號(hào)的實(shí)數(shù)部分或者疊加在OFDM信號(hào)的虛數(shù)部分。
29.一種控制基站和用戶(hù)時(shí)間同步的方法，包括如下步驟(1)下行同步步驟，基站在每隔一個(gè)固定周期時(shí)間內(nèi)在下行信道上發(fā)射疊加有PN同步序列的OFDM信號(hào)；當(dāng)用戶(hù)啟動(dòng)后，用戶(hù)檢測(cè)所收到的一段OFDM符合與預(yù)定PN序列的相關(guān)性，通過(guò)相關(guān)性峰值出現(xiàn)的位置確定時(shí)間偏差，用戶(hù)根據(jù)所確定的時(shí)間偏差調(diào)整用戶(hù)OFDM符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻以實(shí)現(xiàn)下行的符號(hào)時(shí)間同步；(2)上行初始同步步驟，在下行時(shí)間同步成功后，用戶(hù)接著獲取上行的傳輸參數(shù)，確定PN序列發(fā)射功率和持續(xù)時(shí)間，然后用戶(hù)在上行信道發(fā)射PN序列，基站通過(guò)相關(guān)性檢測(cè)，得到用戶(hù)發(fā)射的PN序列及其相應(yīng)的時(shí)間偏差；基站發(fā)射應(yīng)答消息，包含有被檢測(cè)到的PN序列及其相應(yīng)的時(shí)間偏差，用戶(hù)接收到應(yīng)答消息，通過(guò)比較該消息中所指示的PN序列和它先前發(fā)射的PN序列，如二者相同，則用戶(hù)將所述應(yīng)答消息中的時(shí)間偏差作為用戶(hù)自己的時(shí)間偏差并根據(jù)該用戶(hù)自己的時(shí)間偏差調(diào)整用戶(hù)上行發(fā)射信號(hào)的時(shí)間以和基站保持上行初始同步；(3)周期性上行同步維護(hù)步驟和下行同步維護(hù)步驟，在基站和用戶(hù)實(shí)現(xiàn)下行同步和上行初始同步之后，基站和用戶(hù)繼續(xù)進(jìn)行上行和下行的時(shí)間同步維護(hù)，所述下行時(shí)間同步維護(hù)的方法與步驟(1)相同，上行時(shí)間同步維護(hù)的方法如下用戶(hù)將預(yù)定的PN序列疊加到OFDM符號(hào)上，從OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴的開(kāi)始處疊加，然后將疊加后的信號(hào)發(fā)射出去；當(dāng)基站接收到OFDM符號(hào)后，除了進(jìn)行通常的OFDM解調(diào)外，同時(shí)進(jìn)行時(shí)間同步檢測(cè)，檢測(cè)一段OFDM符號(hào)的采樣值與一個(gè)預(yù)先指定的PN序列的相關(guān)性，根據(jù)相關(guān)性峰值出現(xiàn)的時(shí)刻確定接收到OFDM的符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻和基站自己的OFDM符號(hào)開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間偏差；基站將檢測(cè)到的PN序列和所述時(shí)間偏差以應(yīng)答消息的形式反饋給用戶(hù)，用戶(hù)接收到所述應(yīng)答消息后，比較所述應(yīng)答消息中所指示的PN序列和用戶(hù)先前發(fā)射的PN序列，當(dāng)二者相同時(shí)，則用戶(hù)將所述應(yīng)答消息中的時(shí)間偏差作為用戶(hù)自己的時(shí)間偏差并根據(jù)該用戶(hù)自己的時(shí)間偏差調(diào)整用戶(hù)發(fā)射OFDM的起始時(shí)間以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)發(fā)射信號(hào)和基站保持上行同步。
全文摘要
本發(fā)明提出了在OFDM通信系統(tǒng)中基站和用戶(hù)時(shí)間同步的檢測(cè)方法和時(shí)間同步的實(shí)現(xiàn)方法。發(fā)射端，在OFDM符號(hào)形成過(guò)程中的數(shù)模轉(zhuǎn)換之前，將預(yù)先指定的PN序列疊加到OFDM符號(hào)上；在接收端，當(dāng)基站或用戶(hù)接收到OFDM符合后，檢測(cè)一段OFDM符號(hào)的采樣值與一個(gè)預(yù)先指定的PN序列的相關(guān)性，根據(jù)相關(guān)性峰值出現(xiàn)時(shí)該就可確定接收到的符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻和接收端的基站或用戶(hù)的OFDM符號(hào)開(kāi)始時(shí)刻的時(shí)間偏差。用戶(hù)根據(jù)自己的時(shí)間偏差調(diào)整自己符號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻或自己發(fā)射信號(hào)的時(shí)間，使用戶(hù)和基站保持時(shí)間同步。此外，在OFDM解調(diào)前，把包含有PN序列的OFDM采樣值減少并把其余部分增大，或者把PN序列從OFDM符號(hào)中分離出來(lái)，從而減少PN序列的對(duì)傳輸信號(hào)的影響。
文檔編號(hào)H04L27/32GK1505292SQ0215436
公開(kāi)日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2002年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月2日
發(fā)明者王家城, 王海, 曹鋒銘, 許昌龍, 陳永春, 仲川, 周判渝, 樸東植, 李玄又 申請(qǐng)人:北京三星通信技術(shù)研究有限公司, 三電電子株式會(huì)社