專利名稱：一種mimo－ofdm系統(tǒng)的同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線通信系統(tǒng)的同步方法，尤其適用于多入多出正交頻分復(fù)用(MIMO-OFDM)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
OFDM技術(shù)能夠克服信道的頻率選擇性衰落，MIMO技術(shù)可顯著增加系統(tǒng)容量，對(duì)于移動(dòng)通信數(shù)據(jù)速率和質(zhì)量要求的提高促使OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)的結(jié)合。將兩者結(jié)合的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)在于，OFDM技術(shù)可以將寬帶的頻率選擇性信道等效為多個(gè)并行的平坦性衰落信道，從而大大降低了MIMO技術(shù)帶來的空時(shí)處理的復(fù)雜度。因此，MIMO-OFDM是超三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中最有前景的技術(shù)。
同步和信道估計(jì)是MIMO-OFDM系統(tǒng)應(yīng)用研究的關(guān)鍵技術(shù)，定時(shí)估計(jì)可保證系統(tǒng)接收端在正確位置恢復(fù)發(fā)送信息，多徑時(shí)延估計(jì)有利于簡(jiǎn)化系統(tǒng)中信道估計(jì)的復(fù)雜度。到目前為止，針對(duì)MIMO-OFDM系統(tǒng)同步的方法主要為兩種一為設(shè)計(jì)區(qū)分天線的同步序列，并以此序列為基礎(chǔ)進(jìn)行同步；二為只在發(fā)送端和接收端之一采用多天線進(jìn)行同步，可見MIMO-OFDM系統(tǒng)的同步方法欠缺，多為基于相關(guān)運(yùn)算。另外，接收端對(duì)接收信號(hào)普遍進(jìn)行非整數(shù)倍碼片抽樣，其會(huì)引起能量泄漏，同步方法中相關(guān)運(yùn)算后相關(guān)峰值會(huì)相應(yīng)地出現(xiàn)擴(kuò)展。此時(shí)如果仍然僅保留相關(guān)峰值位置，對(duì)保證信道估計(jì)精度和系統(tǒng)性能有相當(dāng)?shù)碾y度。綜合考慮以上因素，提供一種適用于MIMO-OFDM系統(tǒng)在非整數(shù)倍碼片抽樣下的同步方法是十分必要的。良好的同步方法必須在低復(fù)雜度的前提下保證高準(zhǔn)確度，同時(shí)必須具備靈活性和實(shí)用性，以此為目標(biāo)具有工程應(yīng)用價(jià)值和前景。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有同步技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種MIMO-OFDM系統(tǒng)的同步方法，所述方法包括步驟(1)將本地序列與接收到的序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到相關(guān)峰值及其旁瓣；(2)將所述相關(guān)峰值及其旁瓣通過一階無限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器進(jìn)行濾波；(3)當(dāng)所述MIMO-OFDM系統(tǒng)在非整數(shù)倍碼片抽樣下時(shí)，對(duì)所述相關(guān)峰值及其旁瓣進(jìn)行排序，保留相關(guān)峰值及其旁瓣相應(yīng)位置作為時(shí)延位置信息；(4)當(dāng)所述MIMO-OFDM系統(tǒng)在整數(shù)倍碼片抽樣下時(shí)，對(duì)所述相關(guān)峰值及其旁瓣進(jìn)行排序，并去除相關(guān)峰值旁瓣，保留相關(guān)峰值位置作為時(shí)延位置信息，從而實(shí)現(xiàn)同步。
優(yōu)選地，步驟(1)還包括步驟在進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算之后，對(duì)所述得到的相關(guān)峰值及其旁瓣進(jìn)行噪聲估計(jì)處理，以簡(jiǎn)化噪聲功率估計(jì)。
優(yōu)選地，當(dāng)所述相關(guān)峰值及其旁瓣小于噪聲功率時(shí)，判定其位置不是最佳的定時(shí)位置，令相關(guān)值為零，以減少后續(xù)運(yùn)算量；否則，保留所述相關(guān)峰值及其旁瓣。
優(yōu)選地，步驟(1)還包括步驟接收信號(hào)經(jīng)過分離器以提取出同步訓(xùn)練序列，并且將所述同步訓(xùn)練序列與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。
優(yōu)選地，所述同訓(xùn)練序列是一個(gè)OFDM符號(hào)。
本發(fā)明的方法不僅適用于系統(tǒng)在整數(shù)倍碼片抽樣下，而且也適用于系統(tǒng)在非整數(shù)倍碼片抽樣下進(jìn)行多徑時(shí)延信息的提取。它能提供完整的時(shí)延信息用于信道估計(jì)和均衡，進(jìn)一步提高M(jìn)IMO-OFDM系統(tǒng)的性能。


下面結(jié)合附圖并參照具體實(shí)施方式
來描述本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明提供的MIMO-OFDM系統(tǒng)同步框圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的基本構(gòu)思，本發(fā)明的方法包括以下步驟(1)將本地序列和接收到的序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，本地序列是和發(fā)送端相同的同步訓(xùn)練序列進(jìn)行IFFT變換后的序列；(2)利用噪聲估計(jì)技術(shù)簡(jiǎn)化噪聲功率估計(jì)。當(dāng)相關(guān)值小于噪聲功率時(shí)，判定其位置不是最佳的定時(shí)位置，令相關(guān)值為零，以減少后續(xù)運(yùn)算量。否則，保留此處的相關(guān)值；(3)利用一階IIR數(shù)字濾波技術(shù)平滑各幀相關(guān)值，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)平均處理，有效控制多徑衰落信道帶來的相關(guān)峰值漂移；(4)通過開關(guān)控制不同方式處理相關(guān)值；當(dāng)系統(tǒng)在非整數(shù)倍碼片抽樣下時(shí)，開關(guān)選擇進(jìn)入通道1，對(duì)相關(guān)值進(jìn)行排序；當(dāng)系統(tǒng)在整數(shù)倍碼片抽樣下時(shí)，開關(guān)選擇進(jìn)入通道2，對(duì)相關(guān)值進(jìn)行排序，并去除相關(guān)峰值旁瓣；(5)利用多徑時(shí)延估計(jì)來保留相關(guān)峰值位置作為時(shí)延位置信息。
其中開關(guān)選擇基于抽樣和信道估計(jì)的要求來確定。
通過本發(fā)明對(duì)MIMO-OFDM系統(tǒng)進(jìn)行同步，能提供整數(shù)和非整數(shù)抽樣時(shí)延信息，同時(shí)能有效解決非整數(shù)倍碼片抽樣引起的能量泄漏問題，兼具靈活性和實(shí)用性，能保證精確的同步精度，提高M(jìn)IMO-OFDM系統(tǒng)性能。
具體地說，本發(fā)明提出的MIMO-OFDM系統(tǒng)同步方法在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行即可完成功能。
圖1是本發(fā)明提供的MIMO-OFDM系統(tǒng)同步框圖，從中可見整個(gè)同步系統(tǒng)的信息處理流程，接收信號(hào)首先經(jīng)過分離器以提取出同步訓(xùn)練序列，此序列與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，其中通過噪聲估計(jì)處理以簡(jiǎn)化后續(xù)操作，然后使相關(guān)值經(jīng)過一階IIR數(shù)字濾波器，以平滑各幀相關(guān)值。當(dāng)系統(tǒng)在非整數(shù)倍碼片抽樣下時(shí)，開關(guān)選擇進(jìn)入通道1，對(duì)相關(guān)值進(jìn)行排序，保留相關(guān)峰值及其旁瓣相應(yīng)位置作為時(shí)延位置信息。當(dāng)系統(tǒng)在整數(shù)倍碼片抽樣下時(shí)，開關(guān)選擇進(jìn)入通道2，對(duì)相關(guān)值進(jìn)行排序，并去除相關(guān)峰值旁瓣，保留相關(guān)峰值位置作為時(shí)延位置信息。此時(shí)延位置作為多徑時(shí)延信息提供給信道估計(jì)，從而提高系統(tǒng)性能。為不失一般性，同步訓(xùn)練符號(hào)為一個(gè)OFDM符號(hào)。
結(jié)合實(shí)例以證明本發(fā)明的高效性、可靠性和實(shí)用性。仿真條件是系統(tǒng)帶寬20MRz，子載波總數(shù)為1024，循環(huán)前綴長(zhǎng)度為216，信道模型為COST207室內(nèi)信道，可檢測(cè)徑數(shù)為2，歸一化多徑時(shí)延位置為
，發(fā)送天線數(shù)為4，接收天線數(shù)為8，信道估計(jì)算法為時(shí)域LS算法。當(dāng)接收端采用0.875倍碼片抽樣時(shí)，采用本發(fā)明提出的同步方法，誤比特率(BER)在SNR≥4dB則可達(dá)到2×10-6。然而不采用本發(fā)明方法，即僅將估計(jì)得到的2徑時(shí)延信息提供給信道估計(jì)，BER將始終接近于0.5，系統(tǒng)無法正常工作。
權(quán)利要求
1.一種MIMO-OFDM系統(tǒng)的同步方法，所述方法包括步驟(1)將本地序列與接收到的序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到相關(guān)峰值及其旁瓣；(2)將所述相關(guān)峰值及其旁瓣通過一階無限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器進(jìn)行濾波；(3)當(dāng)所述MIMO-OFDM系統(tǒng)處于非整數(shù)倍碼片抽樣時(shí)，對(duì)所述相關(guān)峰值及其旁瓣進(jìn)行排序，保留相關(guān)峰值及其旁瓣相應(yīng)位置作為時(shí)延位置信息；(4)當(dāng)所述MIMO-OFDM系統(tǒng)處于整數(shù)倍碼片抽樣時(shí)，對(duì)所述相關(guān)峰值及其旁瓣進(jìn)行排序，并去除相關(guān)峰值旁瓣，保留相關(guān)峰值位置作為時(shí)延位置信息，從而實(shí)現(xiàn)同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(1)還包括步驟在進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算之后，對(duì)所述得到的相關(guān)峰值及其旁瓣進(jìn)行噪聲估計(jì)處理，以簡(jiǎn)化噪聲功率估計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，當(dāng)所述相關(guān)峰值及其旁瓣小于噪聲功率時(shí)，判定其位置不是最佳的定時(shí)位置，令相關(guān)值為零，以減少后續(xù)運(yùn)算量；否則，保留所述相關(guān)峰值及其旁瓣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(1)還包括步驟接收信號(hào)經(jīng)過分離器以提取出同步訓(xùn)練序列，并且將所述同步訓(xùn)練序列與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述同訓(xùn)練序列是一個(gè)OFDM符號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種MIMO－OFDM系統(tǒng)的同步方法，所述方法包括步驟(1)將本地序列與接收到的序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到相關(guān)峰值及其旁瓣；(2)將所述相關(guān)峰值及其旁瓣通過一階無限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器進(jìn)行濾波；(3)當(dāng)所述MIMO－OFDM系統(tǒng)處于非整數(shù)倍碼片抽樣時(shí)，對(duì)所述相關(guān)峰值及其旁瓣進(jìn)行排序，保留相關(guān)峰值及其旁瓣相應(yīng)位置作為時(shí)延位置信息；(4)當(dāng)所述MIMO－OFDM系統(tǒng)處于整數(shù)倍碼片抽樣時(shí)，對(duì)所述相關(guān)峰值及其旁瓣進(jìn)行排序，并去除相關(guān)峰值旁瓣，保留相關(guān)峰值位置作為時(shí)延位置信息，從而實(shí)現(xiàn)同步。
文檔編號(hào)H04L1/04GK1972271SQ200610136098
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者張建華, 張平, 劉若菊, 周雯, 王坤季, 李超君, 劉寶玲 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué), 北京三星通信技術(shù)研究有限公司