專利名稱：一種同步方法及接收端設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多輸入多輸出(MIMO， Multiple Input and Multiple Output) 技術(shù)，尤其涉及基于MIMO和正交頻分復(fù)用(OFDM， Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)的系統(tǒng)同步方法及接收端設(shè)備。
背景技術(shù)：
OFDM技術(shù)是一種多載波傳輸技術(shù)，其將信道分成若干個正交子信道， 將高速數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，并調(diào)制到每個子信道上進行傳 輸。OFDM系統(tǒng)中正交子信道上的信號可由接收端分別解調(diào)，這樣能夠減少 子信道之間的相互干擾(ICI, Inter-Carrier Interference)，并li高效地利用頻 譜資源。由于總帶寬被分割為若干個窄帶子載波，當(dāng)每個子信道的帶寬小于 信道的相干帶寬時，每個子信道可以被看成為平坦性衰落信道，因此OFDM 可以有效地抵抗頻率選擇性衰落；并且如果循環(huán)前綴(CP， Cyclic Prefix) 的長度大于信道的最大多徑時延，則可以完全消除符號間干擾。另外，通過 OFDM頻率域的子載波調(diào)度和功率分配，對系統(tǒng)的頻率資源進行統(tǒng)計的復(fù) 用，可以獲得頻域的多用戶分集增益，提高系統(tǒng)的總體效率。正是由丁上述 優(yōu)點的存在，OFDM技術(shù)受到世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，并成為第三代合作項 目伙伴(3GPP， 3 Generation Participant Program)組織提出的長期演進(LTE， Long Term Evolution)系統(tǒng)和下一代無線通信系統(tǒng)物理層的候選核心技術(shù)。
在采用OFDM技術(shù)的MIMO系統(tǒng)，即MIMO-OFDM系統(tǒng)中，發(fā)送端 和接收端利用多根天線實現(xiàn)多發(fā)多收。由于MIMO系統(tǒng)的信道容量與收、 發(fā)天線數(shù)目的最小值近似成正比，因此在不增加頻譜資源和天線發(fā)送功率的 情況下，該系統(tǒng)可以成倍地提高信道容量和頻譜利用率，并在保證用戶的業(yè)
務(wù)質(zhì)量(QoS， Quality of Service)的前提下，提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
MIMO-OFDM系統(tǒng)開始工作時，執(zhí)行時域和頻域的同步，以便保證發(fā) 送端與接收端能夠進行正確的信號傳輸。其中，在時域同步過程中，主要執(zhí) 行確定幀起始位置的粗同步以及確定快速傅立葉變換(FFT， Fast Fourier Transform)窗口起始位置的細(xì)同步；而在頻域同步過程中，則對發(fā)送和接 收天線間振蕩器的載波頻率偏移(CFO， Carrier Frequency Offset)進行估計 和補償。目前采用最大比合并方式在MIMO-OFDM系統(tǒng)中完成頻率同步。 在這種方式下，對多根接收天線的信號進行同相加權(quán)合并，其中加權(quán)合并中 的權(quán)重由各信號所對應(yīng)的信號功率與噪聲功率的比值所決定，而后再對合并 后的信號進行頻偏估計。在最大比合并方式下所執(zhí)行的分集合并并未充分利 用多天線所具有的優(yōu)勢，從而使得MIMO-OFDM系統(tǒng)的同步精度未達(dá)到最 優(yōu)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種MIMO-OFDM系統(tǒng)中的同步方法，能夠提高同步精度。 本發(fā)明按照如下步驟執(zhí)行同步
A. 接收端通過多根接收天線接收來自于發(fā)送端的經(jīng)過快速傅立葉逆變換 1FFT變換的同步序列，作為接收信號
B. 接收端確定每根接收天線的幀起始位置，計算頻偏估計值，并對全部接 收天線的接收信號進行頻偏補償；
C. 根據(jù)每根接收天線的頻偏補償后的結(jié)果，將信道響應(yīng)特性最佳的接收天 線選擇為細(xì)定時選擇天線，并根據(jù)該細(xì)定時選擇天線的接收信號的絕對自相關(guān) 峰值，確定全部接收天線的快速傅立葉變換FFT變換窗口起始位置信息。
較佳地，步驟B所述確定每根接收天線的幀起始位置為 計算每根接收天線上所有徑的接收信號對應(yīng)的自相關(guān)特性值和能量統(tǒng) t卜值，確定所述自相關(guān)特性值絕對值的平方與能量統(tǒng)計值的平方之商，并從 每根接收天線的所有商值中選擇數(shù)值最大者，作為該接收天線的幀起始位較佳地，步驟B所述計算頻偏估計值，并對全部接收天線的接收信號進 行頻偏補償為
分別確定每根接收天線的頻偏估計值，并將各頻偏估計值與對應(yīng)接收天線 的接收信號相乘，獲得各接收天線的頻偏補償結(jié)果。
較佳地，步驟B所述計算頻偏估計值，并對全部接收天線的接收信號進行 頻偏補償為
將頻偏估計精度最高的接收天線選擇為頻偏選擇天線，確定該頻偏選擇天 線的頻偏估計值，將所確定的頻偏估計值與各接收天線的接收信號相乘，獲得 各接收天線的頻偏補償結(jié)果。
較佳地，所述頻偏估計精度最高的接收天線為接收信號的自相關(guān)峰值最 大的接收天線。
較佳地，步驟C所述將信道響應(yīng)特性最佳的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天 線為
計算頻偏補償后的接收信號與接收端預(yù)先保存的時域同步序列的絕對 自相關(guān)值，確定每根接收天線的細(xì)定時初估計值以及搜索窗口位置，并根據(jù) 所述細(xì)定時初估計值確定信道響應(yīng)特性最佳的接收天線。
較佳地，第y根接收天線的細(xì)定時初估計值為^，并且系統(tǒng)前綴的長度
為A^p,則所述確定每根接收天線的細(xì)定時初估計值以及搜索窗[l位置為
按照公式<formula>formula see original document page 9</formula>確定細(xì)
定時初估計值，其中^(/w)是第y根接收天線頻偏補償后的接收信號的共軛，
/ ,(")為頻偏補償后的接收信號與所保存的同步序列之間的絕對自相關(guān)值，
C(W + W)為接收端保存的同步序列；
將搜索窗口位置確定為在[Afl范圍內(nèi)，其中X為0與-A^p/2 + 、之間 的較大者，<formula>formula see original document page 9</formula>。
較佳地，所述確定信道響應(yīng)特性最佳的接收天線為
將所述細(xì)定時初估計值處絕對自相關(guān)峰值最大的接收天線選擇為細(xì)定 時選擇天線。
較佳地，所述確定信道響應(yīng)特性最佳的接收天線為
計算各接收天線在搜索窗口內(nèi)的所有絕對自相關(guān)值之和，并將絕對自相 關(guān)值和最大的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線。
較佳地，假設(shè)所述接收天線均具有i條徑，則所述確定信道響應(yīng)特性最 佳的接收天線為
計算各接收天線在搜索窗口內(nèi)的丄個絕對自相關(guān)值之和，并將絕對自相 關(guān)值和最大的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線。
較佳地，步驟C所述確定全部接收天線的FFT變換窗口起始位置信息
為
將所述細(xì)定時選擇天線的接收信號的絕對自相關(guān)峰值對應(yīng)的時間點作 為所述全部接收天線的FFT變換窗口起始位置。
較佳地，所述確定信道響應(yīng)特性最佳的接收天線之后，進一歩包括 計算該細(xì)定時選擇天線對應(yīng)的搜索窗口外接收信號的絕對自相關(guān)值和，
并根據(jù)計算出來的絕對自相關(guān)值和來確定細(xì)定時搜索門限；
在細(xì)定時選擇天線的搜索窗口的前半段由前至后搜索絕對自相關(guān)值大 于細(xì)定時搜索門限的接收信號，并判斷是否搜索到該信號，如果是，則將搜
索到的第一個信號的時間點作為全部接收天線的FFT變換窗口的起始位置， 并結(jié)束本同步流程；否則，返回執(zhí)行所述將細(xì)定時選擇天線的接收信號的絕 對自相關(guān)峰值對應(yīng)的時間點作為所述全部接收天線的FFT變換窗口起始位置。
較佳地，所述細(xì)定時搜索門限為/7，則所述確定細(xì)定時搜索門限為
'V/2—1
按照公式<formula>formula see original document page 10</formula>計算所述細(xì)定時搜索門限， 其中yff為根據(jù)無線信道的狀態(tài)確定的細(xì)定時精確估計系數(shù)，位于區(qū)間 [3 ，5]之間；p為絕對自相關(guān)值的時間偏移，取值范圍為u[5 + l，JV/2-l，A、 B分別為所述搜索窗口的前端點和后端點，W 為所述同步序列長度的2倍；/^(/7)為所述細(xì)定時選擇天線在搜索窗口之外
的接收信號的絕對自相關(guān)值。
較佳地，所述確定信道響應(yīng)特性最佳的接收天線為將各接收天線的細(xì)
定時初估計值作為細(xì)定時精確估計值，并將細(xì)定時精確估計值最小的接收天
線選擇為細(xì)定時選擇天線；
步驟C所述確定全部接收天線的FFT變換窗口起始位置信息為將所 述細(xì)定時選擇天線的接收信號的細(xì)定時精確估計值作為所述全部接收天線 的FFT變換窗口起始位置。
較佳地，所述將細(xì)定時精確估計值最小的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天
線之前，進一步包括
計算每根接收天線對應(yīng)的搜索窗口外接收信號的絕對自相關(guān)值和，并根
據(jù)計算出來的絕對自相關(guān)值和來確定每根接收天線的細(xì)定時搜索門限；
在每根接收天線的搜索窗口的前半段由前至后搜索絕對自相關(guān)值大-r
該天線的細(xì)定時搜索門限的接收信號，并判斷是否存在搜索到該信號的接收 X線，如果是，則將搜索到的每根接收天線的第一個信號的時間點作為對應(yīng) 接收天線的細(xì)定時精確估計值，并繼續(xù)執(zhí)行所述將細(xì)定時精確估計值最小的 接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線的操作；否則，繼續(xù)執(zhí)行所述將細(xì)定時精確 估計值最小的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線的操作。
較佳地，所述確定每根接收天線的細(xì)定時搜索門限為
按照公式/7,=^.2 A(/ ,)計算所述每根接收天線的細(xì)定時
p,e[(M-l]u[a+，，W,'2-l1
搜索門限，
其中/ ,.為根據(jù)無線信道的狀態(tài)確定的細(xì)定時精確估計系數(shù)，位于區(qū)間之間；&為絕對自相關(guān)值的時間偏移，取值范圍為
的起始位置。本發(fā)明的技術(shù)方案中通過天線選擇技術(shù)，從所有接收天線 的接收信號中選出信道衰落最淺的信號，而舍棄衰落較深的信號，因此能夠 在同步過程中保證有效的信噪比，從而有效地提高同步估計的精度。
2. 本發(fā)明可以在確定搜索窗口后，利用搜索窗口外接收信號的絕對l'3 相關(guān)值之和來確定細(xì)定時搜索門限，并在搜索窗口的前半段搜索絕對自相關(guān) 值大于該門限的信號，即最強功率徑，充分考慮了第一條徑為非最強功率徑 的情況，從而進一步保證了較高的同步精度。
3. 本發(fā)明還可以在執(zhí)行頻偏補償時通過自相關(guān)峰值或功率的比較來選 擇最高頻偏估計精度的天線，并利用該天線的頻偏估計值對所有天線進行頻 偏補償。這種頻偏補償方式實施簡單，并能夠有效地提高頻偏估計的精度， 從而進一步提高同步精度。


下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實施例，使本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點，附圖中 圖1為本發(fā)明中同步方法的示例性流程圖 圖2為本發(fā)明實施例1中同步方法的流程圖； 圖3為本發(fā)明實施例2中同步方法的流程圖； 圖4為本發(fā)明中接收端設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例， 對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明中，MIMO-OFDM系統(tǒng)的發(fā)送端中存在- -根或者多根發(fā)射天線， 接收端中存在至少兩根接收天線，并且在本發(fā)明所提供的同步方法中，接收 端進行同步的過程主要包括粗同步、頻偏補償、細(xì)定時估計等階段。圖1示 出了本發(fā)明中同步方法的示例性流程圖。
參見圖1,在步驟101中，接收端通過多根接收天線接收來自于發(fā)送端 的經(jīng)過快速傅立葉逆變換(IFFT， Inverse of Fast Fourier Transform)的同步 序列，作為接收信號。
在步驟102中，接收端確定每根接收天線的幀起始位置，計算頻偏估計 值，并對全部接收天線的接收信號進行頻偏補償。
在步驟103中，根據(jù)每根接收天線的頻偏補償后的結(jié)果，將信道響應(yīng)特 性最佳的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線，并根據(jù)該細(xì)定時選擇天線的接收 信號的絕對自相關(guān)峰值，確定全部接收天線的FFT變換窗C.I起始位置信息。
下面通過實施例來詳細(xì)說明將上述流程中各步驟作為基本思想的同歩 過程。
實施例1
本實施例中，為了保證MIMO-OFDM系統(tǒng)能夠順利同步，在該系統(tǒng)開 始:.l:作之前，在接收端中保存發(fā)送端經(jīng)過IFFT變換后的時域同步序列。圖 2示出了本實施例中同步方法的流程圖。
參見圖2，在步驟201中，發(fā)送端對同步序列進行IFFT變換后，發(fā)送 給接收端。
本步驟是MIMO-OFDM系統(tǒng)同步的起始操作，并且發(fā)送端對自身所保 存的同步序列進行IFFT變換的目的在于將該同步序列由頻域信號轉(zhuǎn)換為
時域信號。在本實施例中假設(shè)該同步序列的長度為iW2，則該同步序列可以 表示為<formula>formula see original document page 15</formula>并被承載于OFDM符號的偶子載波 上。在經(jīng)過IFFT變換后，該同步序列可以被表示為
<formula>formula see original document page 15</formula> 公式(1)
其中W^為傅立葉變換因子，^為保證全部OFDM符號的子載波在發(fā) 送信號時功率相等的歸一化因子。由于同步序列具有半周期對稱特性，因此 IFFT變換結(jié)果c(加)是周期為W/2的時域重復(fù)的信號。
完成IFFT變換后，發(fā)送端中每根發(fā)射天線都向接收端發(fā)送該同步序列。
在步驟202中，接收端通過多根接收天線接收到來自于發(fā)送端的信號 后，計算每根接收天線上所有徑的接收信號對應(yīng)的自相關(guān)特性值和能量統(tǒng)計 值，并確定每根接收天線的幀起始位置。
接收端中所有的接收天線都從無線信道上接收來自于發(fā)送端的信號，這
些接收信號為受到噪聲和頻偏影響的同步序列，其中第y根接收天線上的時
域信號可以表示為y,&(加),/w-0，l，…W-l)，其中W為頻域同步序列長度 的兩倍。
為了能夠確定每根接收天線的幀起始位置而實現(xiàn)粗同歩，本步驟中接收 端首先針對每根接收天線中每條徑來計算自相關(guān)特性值和能量統(tǒng)計值，然后 再利用自相關(guān)特性值和能量統(tǒng)計值獲得每根接收天線的幀起始位置。具體而 言，假設(shè)第y根接收天線的自相關(guān)值為a)/rf)，能量統(tǒng)計值為5("， rf表示
接收信號對應(yīng)的時間偏移，則
<formula>formula see original document page 15</formula>公式(2)
<formula>formula see original document page 15</formula>公式(3)
其中，^'(x)表示力(x)的共軛。
由于每根發(fā)送天線的同步序列都經(jīng)過了多條徑的衰落信道達(dá)到接收天 線，本實施例中可以針對每根接收天線的不同時間偏移而計算接收到的同步 序列的自相關(guān)特性值絕對值的平方與能量統(tǒng)計值的平方之商，并從每根接收
天線的對應(yīng)的商值中選擇數(shù)值最大者，作為該接收天線的幀起始位置。換卞T 之，第y根接收天線的幀起始位置，即粗同步估計值^為
<formula>formula see original document page 16</formula>
在步驟203中，將自相關(guān)特性值最大的接收天線作為頻偏選擇天線，對 該天線進行頻偏估計，并利用所獲得的頻偏估計值對所有接收天線的接收信 號進行頻偏補償。
在MIMO-OFDM系統(tǒng)中，發(fā)送端和接收端中的頻率振蕩器之間會出現(xiàn) 偏差，這種偏差會導(dǎo)致接收端的接收信號與發(fā)送端發(fā)出的同步序列間存在頻 率偏移。因此，接收端通常都要對接收信號進行頻偏估計，并進行頻偏補償。 在噪聲相同的條件下，接收天線中接收信號的自相關(guān)特性值越大，其信噪比 也越大，從而頻偏估計精度也越高。為了簡化頻偏補償過程，本步驟對自相 關(guān)特性值最大的接收天線，即頻偏選擇天線，進行頻偏估計，并利用該接收 天線的頻偏估計結(jié)果對所有的接收天線進行頻偏補償。
本步驟屮可以首先按照下述公式確定被選擇的天線號力
<formula>formula see original document page 16</formula> 公式(5 )
其中乂為接收端接收天線的個數(shù)。
然后確定被選擇出來的第力根接收天線對應(yīng)的頻偏估計值A(chǔ)^:
<formula>formula see original document page 16</formula> 公式(6)
其中，r為有用OFDM符號的時間長度，其數(shù)值等于OFDM系統(tǒng)子載 波間隔的倒數(shù)。利用公式(6)得到頻偏估計值后，再在每根天線的接收信
號上都乘以A/1，以實現(xiàn)頻偏補償。
當(dāng)然，本步驟中也可以不執(zhí)行上述頻偏選擇天線的選擇，而是直接根據(jù) 公式(6)來分別確定每根接收天線的頻偏估計值A(chǔ)^，并將各自的頻偏估計 值A(chǔ)^乘以對應(yīng)接收天線的接收信號。
在步驟204中，計算頻偏補償后的接收信號與接收端保存的時域同步序 列的絕對自相關(guān)值，確定每根接收天線的細(xì)定時初估計值以及搜索窗口位 置。
本步驟中采用滑動窗口的方式來確定搜索窗口位置。由于接收端中保存 的時域同步序列與發(fā)送端發(fā)送出來的同步序列相同，因此當(dāng)頻偏補償后的接 收信號與所保存的同步序列之間的絕對自相關(guān)值最大時，位于該搜索窗口內(nèi) 的信號為同步序列對應(yīng)的信號。
這里接收天線的細(xì)定時初估計值^為
<formula>formula see original document page 17</formula>公式(7)
其中^(/w)是第乂根接收天線的頻偏補償后的接收信號，/ ,(")為頻偏補
償后的接收信號與所保存的同步序列之間的絕對自相關(guān)值，c(附+ ")為接收
端保存的同步序列。
當(dāng)MIMO-OFDM系統(tǒng)的循環(huán)前綴的長度為JV^時，搜索窗口為以 對
應(yīng)的時間點為中心、以Wf為長度的時間段，即該搜索窗口的范圍為[J，刊，
其中A為0與-A^/2 + ^之間的較大者，B為^+iVrp/2。換言之，
A-max(O，- / 2 + .)，B= >5乂 + Wr/) / 2 。
在步驟205 206中，將絕對自相關(guān)峰值最大的接收天線選擇為細(xì)定時 選擇天線，計算該細(xì)定時選擇天線對應(yīng)的搜索窗口外接收信號的絕對自相關(guān) 值和，并根據(jù)計算出來的絕對自相關(guān)值和確定細(xì)定時搜索門限。
這里絕對自相關(guān)峰值是指接收天線各條徑中的最大絕對自相關(guān)值。假設(shè) 細(xì)定時選擇天線號為力，則<formula>complex formula see original document page 18</formula>
由于在實際的通信過程中，細(xì)定時選擇天線的第一條徑可能不是最強功 率徑，為了保證精確定時的性能，這里還根據(jù)步驟204中所確定的搜索窗l(fā):l
之外的接收信號的絕對自相關(guān)值計算細(xì)定時搜索門限值/7,以便后續(xù)步驟中 確定找出最強功率徑，進而確定FFT變換窗口的起始位置。本實施例屮可
以通過如下公式確定細(xì)定時搜索門限值;/: <formula>complex formula see original document page 18</formula>
其中細(xì)定時精確估計系數(shù)p可以根據(jù)無線信道的狀態(tài)來確定，通常為區(qū)
間[3， 5]之間的數(shù)值；p代表絕對自相關(guān)值的時間偏移，其取值范圍為
U[fi + l，;V/2-l]， /^(p)為細(xì)定時選擇天線在搜索窗口之外的接收
信號的絕對自相關(guān)值。
在步驟207 210中，在細(xì)定時選擇天線的搜索窗口的前半段由前至后 搜索絕對自相關(guān)值大于細(xì)定時搜索門限的接收信號，并判斷是否搜索到該信 號，如果是，則將搜索到的第一個信號的時間點作為FFT變換窗口的起始 位置，并結(jié)束本實施例的同步流程；否則，將最大絕對自相關(guān)峰值對應(yīng)的吋 間點作為FFT變換窗口的起始位置，并結(jié)束本實施例的同步流程。
這里，搜索窗口為[」，5，接收天線的第--條徑應(yīng)該出現(xiàn)在最強功率徑
之前，因此從搜索窗口的J點向/V方向進行搜索，在找到絕對自相關(guān)值大f
細(xì)定時搜索門限的信號時，該信號對應(yīng)的徑即為最強功率徑，因此該信號對 應(yīng)的時間點即為FFT變換窗口的起始位置如果沒有找到上述信號，則細(xì) 定時選擇天線中的第--條徑為最強功率徑，因此該天線的絕對自相關(guān)峰值對 應(yīng)的時間點為FFT變換窗口的起始位置。通常，將此處確定FFT變換窗口 起始位置的操作稱為細(xì)定時的精確估計。
當(dāng)然，本實施例中也可以省略上述步驟206 209,而直接將細(xì)定時選
擇天線的自相關(guān)峰值對應(yīng)的時間點作為FFT變換窗口的起始位置。 至此，結(jié)束本實施例中的同步流程。
由上述流程可見，本實施例在接收端進行MIMO-OFDM系統(tǒng)的同步時， 首先對每根接收天線進行粗同步，確定各接收天線的幀起始位置；然后將接 收同步序列的自相關(guān)特性值最大，即頻偏估計精度最高的接收天線確定為頻 偏選擇天線，利用該天線的頻偏估計值來對所有的接收天線進行頻偏補償 而后通過細(xì)定時初步估計確定搜索窗口，并將具有最大絕對自相關(guān)峰值的接 收天線作為細(xì)定時選擇天線，利用該天線的接收信號進行細(xì)定時的精確估 計，確定FFT變換窗口的起始位置。由于本實施例中通過天線選擇技術(shù)， 從所有接收天線的接收信號中選出信道衰落最淺的信號，而舍棄衰落較深的 信號，因此能夠在同步過程中保證有效的信噪比，從而有效地提高同步估計 的精度。
在上述流程的步驟206中，還可以將具有搜索窗口內(nèi)最大絕對自相關(guān)值 和的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線。具體而言，可以將搜索窗口[A5]內(nèi) 的所有絕對自相關(guān)值求和，并按照如下公式確定細(xì)定時選擇天線兮乂'2:
其中W,.為接收端接收天線的個數(shù)。
另外，也可以采用另一種方式確定細(xì)定時選擇天線。此時，假設(shè)每個接 收天線包括丄條徑，則在搜索窗口[A丑內(nèi)搜索丄個絕對自相關(guān)峰值 / ,(/)= max(/ ,(p))， / = 0，...,丄-1。然后再按照如下公式確定細(xì)定時選擇天
其中乂為接收端接收天線的個數(shù)。
當(dāng)本實施例采用公式(8)來將絕對自相關(guān)峰值最大的接收天線選擇為
公式(10)
<formula>formula see original document page 19</formula>公式(11)
細(xì)定時選擇天線時，由于無需執(zhí)行求和運算，則該方式最為簡單；并且，在 性能上，自相關(guān)峰值最大代表信噪比最高，則定時精度最高。因此，這種方 式為較佳實施方式。 實施例2
本實施例中，在該系統(tǒng)開始工作之前，發(fā)送端和接收端中也保存有相同 的同步序列。與實施例l不同的是，本實施例在確定搜索窗口位置后，對毎 根接收天線都進行細(xì)定時精確估計，然后將細(xì)定時精確估計值最小的接收天 線選擇為細(xì)定時選擇天線。圖3示出了本實施例中同步方法的流程圖。參見 圖3，本實施例中的同步方法包括
在步驟301 302中，發(fā)送端對同步序列進行快速傅立葉逆變換(IFFT) 后，發(fā)送給接收端接收端通過多根接收天線接收到來自于發(fā)送端的信號后， 計算每根接收天線上所有徑的接收信號對應(yīng)的自相關(guān)特性值和能量統(tǒng)計值， 并確定每根接收天線的幀起始位置。
在步驟303 304中，將自相關(guān)特性值最大的接收天線作為頻偏選擇天 線，對該天線進行頻偏估計，并利用所獲得的頻偏估計值對所有接收天線的 接收信號進行頻偏補償；計算頻偏補償后的接收信號與接收端保存的時域問 步序列的絕對自相關(guān)值，確定每根接收天線的細(xì)定時初估計值和搜索窗口位 置。
上述步驟301 304中的操作與實施例1中步驟201 202中的操作相同。
在步驟305中，計算每根接收天線對應(yīng)的搜索窗口外接收信號的絕對自相 關(guān)值和，并根據(jù)計算出來的絕對自相關(guān)值和來確定每根接收天線的細(xì)定時搜索 門限。
本步驟也是為了在第一條徑為非最強功率徑的情況下保證精確定時性 能的操作。這里確定細(xì)定時搜索門限的方式與實施例1的步驟206類似，即 每根接收天線的細(xì)定時搜索門限與細(xì)定時精確估計系數(shù)和該接收天線在fj 身搜索窗口之外的接收信號的絕對自相關(guān)值有關(guān)。更為具體的，第j根接收 天線的細(xì)定時搜索門限/7"
Z 公式U2)
上式中的細(xì)定時精確估計系數(shù)A可以根據(jù)無線信道的狀態(tài)來確定，通
常為區(qū)間[3，5]之間的數(shù)值；^代表第乂根接收天線的絕對自相關(guān)值的時間偏
移，其取值范圍為1]U[5 + l,W/2-l，/ , (p,)為第y根搜索天線在
其搜索窗口之外的接收信號的絕對自相關(guān)值。
在步驟306 309中，在每根接收天線的搜索窗口的前半段由前至后搜索絕 對自相關(guān)值大于該天線的細(xì)定時搜索門限的接收信號，并判斷是否存在搜索到 該信號的接收天線，如果是，則將搜索到的每根天線的第一個信號的時間點作 為對應(yīng)接收天線的細(xì)定時精確估計值，并繼續(xù)執(zhí)行步驟310;否則，將細(xì)定時 初估計值作為對應(yīng)接收天線的細(xì)定時精確估計值，并繼續(xù)執(zhí)行步驟310。
這里，搜索窗口為[A到，則從^點處向^方向進行搜索，在找到絕刈
自相關(guān)值大于細(xì)定時搜索門限的信號時，該信號對應(yīng)的徑即為最強功率徑， 因此該信號對應(yīng)的時間點即為其對應(yīng)接收天線的細(xì)定時精確估計值對于沒
有找到上述信號的接收天線而言，其第一條徑為最強功率徑，因此該天線的 絕對自相關(guān)峰值對應(yīng)的時間點，即細(xì)定時初估計值為細(xì)定時精確估計值。
在步驟310中，將細(xì)定時精確估計值最小的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天 線，并將該天線的細(xì)定時精確估計值作為所有接收天線的FFT變換窗口起始位置。
假設(shè)本次同步過程中所有接收天線的FFT變換窗口起始位置為;i，則 ;i=min",) 公式U3)
至此，結(jié)束本實施例中的同步流程。
當(dāng)然，本實施例也可以在步驟304中確定每根接收天線的細(xì)定時初估計 值和搜索窗口位置之后，將細(xì)定時初估計值最小的接收天線選擇為細(xì)定時選
擇天線，并將被選擇的天線的細(xì)定時初估計值作為全部接收天線的FFT變 換窗口起始位置。
本實施例中接收端在進行MIMO-OFDM系統(tǒng)的同步時，首先通過粗I"J 步確定各接收天線的幀起始位置，然后利用頻偏選擇天線的頻偏估計值對所 有的接收天線進行頻偏補償，而后對所有的接收天線都進行細(xì)定時初估計和 細(xì)定時精確估計，并將細(xì)定時精確估計值最小的接收天線選擇為細(xì)定時選擇 天線，將該天線的細(xì)定時精確估計值確定為所有接收天線的FFT變換窗U 的起始位置，從而完成同步。本實施例雖然在細(xì)定時精確估計和細(xì)定時選擇 天線的確定方式上與實施例1有所不同，但是本實施例也是從所有接收天線 的接收信號中選出信道衰落最淺的信號，而舍棄衰落較深的信號，因此能夠 在同步過程中保證有效的信噪比，從而有效地提高同步估計的精度。
本實施例還在確定細(xì)定時初估計值和搜索窗口位置后，利用搜索窗口外 接收信號的絕對自相關(guān)值和來確定細(xì)定時搜索門限，并在搜索窗口的前半段 搜索絕對自相關(guān)值大于該門限的信號，即最強功率徑，充分考慮了第-條徑 為非最強功率徑的情況，從而進一步保證了較高的同步精度。
另外，對于實施例1和實施例2而言，在執(zhí)行頻偏補償時均可以通過tj 相關(guān)峰值或功率的比較來選擇頻偏估計精度最高的頻偏選擇天線，并利用該 天線的頻偏估計值對所有天線進行頻偏補償。這種頻偏補償方式實施簡單， 并能夠有效地提高頻偏估計的精度，從而進一步提高同步精度。
為了順利執(zhí)行上述兩個實施例中的同步過程，本發(fā)明還提供了-種接收 端設(shè)備。圖4示出了本發(fā)明中接收端設(shè)備的示例性結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖4， 該接收端設(shè)備包括多根接收天線、粗同步模塊、頻偏估計和補償模塊以及 細(xì)同步模塊。其中，多根接收天線用于接收來自于發(fā)送端的經(jīng)過IFFT變換 的同步序列，將接收到的同步序列作為接收信號，并將該接收信號發(fā)送給粗 同步模塊粗同步模塊接收來自于接收天線的接收信號，根據(jù)該接收信號確 定每根接收天線的幀起始位置，并將所有接收天線的接收信號傳送給頻偏佔 計和補償模塊；頻偏估計和補償模塊用于接收來自于粗同步模塊的接收信
號，確定頻偏估計值，對該接收信號進行頻偏補償，并將經(jīng)過頻偏補償?shù)慕?收信號發(fā)送給細(xì)同步模塊細(xì)同步模塊用于接收來自于頻偏估計和補償模塊 的經(jīng)過頻偏補償?shù)慕邮招盘?，根?jù)該接收信號，將信道相應(yīng)特性最佳的接收 天線選擇為細(xì)定時選擇天線，并根據(jù)該細(xì)定時選擇天線的接收信號的絕對A 相關(guān)峰值，確定全部接收天線的FFT變換窗口起始位置信息。
此外，這里的接收端設(shè)備還包括存儲模塊，用于保存時域同步序列；細(xì) 同步模塊從存儲模塊中獲取時域同步序列，計算經(jīng)過頻偏補償?shù)慕邮招盘柵c 該時域同步序列的絕對自相關(guān)值。
另外，該接收端設(shè)備還包括FFT變換處理模塊用于接收來自于細(xì)定時 模塊的FFT變換窗口起始位置信息并進行保存。相應(yīng)地，細(xì)定時模塊在確 定了FFT變換窗口起始位置信息后，將該信息傳送給FFT變換處理模塊。
這樣，通過上述的接收端設(shè)備來執(zhí)行MIMO-OFDM系統(tǒng)中的同步，能 夠獲得較高的同步精度。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在 本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種同步方法，其特征在于，該方法包括A.接收端通過多根接收天線接收來自于發(fā)送端的經(jīng)過快速傅立葉逆變換IFFT變換的同步序列，作為接收信號；B.接收端確定每根接收天線的幀起始位置，計算頻偏估計值，并對全部接收天線的接收信號進行頻偏補償；C.根據(jù)每根接收天線的頻偏補償后的結(jié)果，將信道響應(yīng)特性最佳的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線，并根據(jù)該細(xì)定時選擇天線的接收信號的絕對自相關(guān)峰值，確定全部接收天線的快速傅立葉變換FFT變換窗口起始位置信息。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B所述確定每根接收天 線的幀起始位置為計算每根接收天線上所有徑的接收信號對應(yīng)的自相關(guān)特性值和能量統(tǒng) 計值，確定所述自相關(guān)特性值絕對值的平方與能量統(tǒng)計值的平方之商，并從 每根接收天線的所有商值中選擇數(shù)值最大者，作為該接收天線的幀起始位 置。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，步驟B所述計算頻偏估計 值，并對全部接收天線的接收信號進行頻偏補償為-分別確定每根接收天線的頻偏估計值，并將各頻偏估計值與對應(yīng)接收天線 的接收信號相乘，獲得各接收天線的頻偏補償結(jié)果。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B所述計算頻偏估計值， 并對全部接收天線的接收信號進行頻偏補償為-將頻偏估計精度最高的接收天線選擇為頻偏選擇天線，確定該頻偏選擇天 線的頻偏估計值，將所確定的頻偏估計值與各接收天線的接收信號相乘，獲得 各接收天線的頻偏補償結(jié)果。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述頻偏估計精度最高的接 收天線為接收信號的自相關(guān)峰值最大的接收天線。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C所述將信道響應(yīng)特性最佳的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線為計算頻偏補償后的接收信號與接收端預(yù)先保存的時域同步序列的絕對 自相關(guān)值，確定每根接收天線的細(xì)定時初估計值以及搜索窗口位置，并根據(jù) 所述細(xì)定時初估計值確定信道響應(yīng)特性最佳的接收天線。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，第7根接收天線的細(xì)定時 初估計值為g,.,并且系統(tǒng)前綴的長度為A^p，則所述確定每根接收天線的細(xì)定時初估計值以及搜索窗口位置為<formula>see original document page 3</formula>確定細(xì)定時初估計值，其中z:.(附)是第y根接收天線頻偏補償后的接收信號的共軛， / ,.(")為頻偏補償后的接收信號與所保存的同步序列之間的絕對自相關(guān)值，C(W + ")為接收端保存的同步序列；將搜索窗口位置確定為在[4刊范圍內(nèi)，其中J為O與-A^"2 + ^之間 的較大者，5為~+^ >/2。
8、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述確定信道響應(yīng)特性最 佳的接收天線為將所述細(xì)定時初估計值處絕對自相關(guān)峰值最大的接收天線選擇為細(xì)定 時選擇天線。
9、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述確定信道響應(yīng)特性最 佳的接收天線為計算各接收天線在搜索窗口內(nèi)的所有絕對自相關(guān)值之和，并將絕對自相 關(guān)值和最大的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線。
10、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，假設(shè)所述接收天線均具有丄條徑，則所述確定信道響應(yīng)特性最佳的接收天線為計算各接收天線在搜索窗口內(nèi)的I個絕對自相關(guān)值之和，并將絕對自相關(guān)值和最大的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線。
11、 如權(quán)利要求8、 9或10所述的方法，其特征在于，步驟C所述確 定全部接收天線的FFT變換窗口起始位置信息為-將所述細(xì)定時選擇天線的接收信號的絕對自相關(guān)峰值對應(yīng)的時間點作 為所述全部接收天線的FFT變換窗口起始位置。
12、 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述確定信道響應(yīng)特性 最佳的接收天線之后，進一步包括計算該細(xì)定時選擇天線對應(yīng)的搜索窗口外接收信號的絕對自相關(guān)值和， 并根據(jù)計算出來的絕對自相關(guān)值和來確定細(xì)定時搜索門限；在細(xì)定時選擇天線的搜索窗口的前半段由前至后搜索絕對自相關(guān)值大 于細(xì)定時搜索門限的接收信號，并判斷是否搜索到該信號，如果是，則將搜 索到的第一個信號的時間點作為全部接收天線的FFT變換窗口的起始位置， 并結(jié)束本同歩流程；否則，返回執(zhí)行所述將細(xì)定時選擇天線的接收信號的絕 對fi相關(guān)峰值對應(yīng)的時間點作為所述全部接收天線的FFT變換窗口起始位 置。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述細(xì)定時搜索門限為/7， 則所述確定細(xì)定時搜索門限為按照公式<formula>see original document page 4</formula>計算所述細(xì)定時搜索門限'其中β為根據(jù)無線信道的狀態(tài)確定的細(xì)定時精確估計系數(shù)，位于區(qū)間[3 ， 5]之間；p為絕對自相關(guān)值的時間偏移，取值范圍為 <formula>see original document page 4</formula>，A、 B分別為所述搜索窗口的前端點和后端點，N為所述同步序列長度的2倍；Rh(p)為所述細(xì)定時選擇天線在搜索窗口之外的接收信號的絕對自相關(guān)值。
14、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述確定信道響應(yīng)特性最 佳的接收天線為將各接收天線的細(xì)定時初估計值作為細(xì)定時精確估計值，并將細(xì)定時精確估計值最小的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線；步驟C所述確定全部接收天線的FFT變換窗口起始位置信息為將所 述細(xì)定時選擇天線的接收信號的細(xì)定時精確估計值作為所述全部接收天線的FFT變換窗口起始位置。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述將細(xì)定時精確估計值最小的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線之前，進一步包括計算每根接收天線對應(yīng)的搜索窗口外接收信號的絕對自相關(guān)值和，并根據(jù)計算出來的絕對自相關(guān)值和來確定每根接收天線的細(xì)定時搜索門限在每根接收天線的搜索窗口的前半段由前至后搜索絕對自相關(guān)值大于 該天線的細(xì)定時搜索門限的接收信號，并判斷是否存在搜索到該信號的接收 天線，如果是，則將搜索到的每根接收天線的第一個信號的吋間點作為對應(yīng) 接收天線的細(xì)定時精確估計值，并繼續(xù)執(zhí)行所述將細(xì)定時精確估計值最小的 接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線的操作；否則，繼續(xù)執(zhí)行所述將細(xì)定時精確估計值最小的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線的操作。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述確定每根接收天線的 細(xì)定時搜索門限為按照公式<formula>see original document page 5</formula>計算所述每根接收天線的細(xì)定時搜索門限，其中βj為根據(jù)無線信道的狀態(tài)確定的細(xì)定時精確估計系數(shù)，位于區(qū)間[3 ， 5]之間；Pj為絕對自相關(guān)值的時間偏移，取值范圍為
∪[B + l，N/2-1]， A、 B分別為所述搜索窗口的前端點和后端點，N為所述同步序列長度的2倍；Rj(Pj)為第j根接收天線在搜索窗口之外的接收信號的絕對自相關(guān)值。
17、 一種用于同步的接收端設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括多根接收 天線、粗同步模塊、頻偏估計和補償模塊以及細(xì)同步模塊，其中，所述多根接收天線用于接收來自于發(fā)送端的經(jīng)過快速傅立葉逆變換 IFFT變換的同步序列，將接收到的同步序列作為接收信號，并將該接收信 號發(fā)送給粗同步模塊；所述粗同步模塊接收來自于接收天線的接收信號，根據(jù)該接收信號確定 每根接收天線的幀起始位置，并將所有接收天線的接收信號傳送給頻偏估計 和補償模塊；所述頻偏估計和補償模塊用于接收來自于粗同步模塊的接收信號，確定 頻偏估計值，對該接收信號進行頻偏補償，并將經(jīng)過頻偏補償?shù)慕邮招盘柊l(fā) 送給細(xì)同步模塊所述細(xì)同步模塊用于接收來自于頻偏估計和補償模塊的經(jīng)過頻偏補償 的接收信號，根據(jù)該接收信號，將信道相應(yīng)特性最佳的接收天線選擇為細(xì)定 時選擇天線，并根據(jù)該細(xì)定時選擇天線的接收信號的絕對自相關(guān)峰值，確定 全部接收天線的FFT變換窗口起始位置信息。
18、 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備進一步包括存 儲模塊，用于保存時域同步序列；所述細(xì)同步模塊從存儲模塊中獲取時域同步序列，計算經(jīng)過頻偏補償?shù)?接收信號與該時域同步序列的絕對自相關(guān)值。
19、 如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備進一步包括快 速傅立葉變換FFT變換處理模塊，用于接收來自于細(xì)定時模塊的FFT變換 窗口起始位置信息并進行保存所述細(xì)定時模塊在確定了 FFT變換窗口起始位置信息后，將該信息傳 送給所述FFT變換處理模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同步方法，該方法包括A.接收端通過多根接收天線接收來自于發(fā)送端的經(jīng)過IFFT變換的同步序列，作為接收信號；B.接收端確定每根接收天線的幀起始位置，計算頻偏估計值，并對全部接收天線的接收信號進行頻偏補償；C.根據(jù)每根接收天線的頻偏補償后的結(jié)果，將信道響應(yīng)特性最佳的接收天線選擇為細(xì)定時選擇天線，并根據(jù)該細(xì)定時選擇天線的接收信號的絕對自相關(guān)峰值，確定全部接收天線的FFT變換窗口起始位置信息。本發(fā)明還公開了一種用于同步的接收端設(shè)備，該設(shè)備包括多根接收天線、粗同步模塊、頻偏估計和補償模塊以及細(xì)定時模塊。本發(fā)明的技術(shù)方案能夠有效地提高同步精度。
文檔編號H04L27/26GK101207596SQ20061016551
公開日2008年6月25日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者沖 馮, 劉光毅, 平 張, 張建華, 浩 趙 申請人:鼎橋通信技術(shù)有限公司