一种基于压缩采样的定时同步方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于压缩采样的定时同步方法、装置及系统，通过发送端设备获取初始同步序列；再由发送端设备对所述初始同步序列进行稀疏化处理，获得待压缩感知序列，所述待压缩感知序列满足压缩感知条件；所述发送端设备根据观测矩阵对所述待压缩感知序列进行观测压缩，获得同步序列；最终，所述发送端设备将所述同步序列通过信道发送给接收端。从而利用压缩感知技术采样率低的优点，有效缩短同步序列的长度，从而减少了对频谱资源的消耗，提高了系统的频谱效率。并且，由于本方法发挥了压缩感知技术抗噪声能力强的优点，本方法具有比传统定时同步方法更强的抗噪声能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通讯
，尤其涉及一种基于压缩采样的定时同步方法、装置及系统。
技术介绍
无线通信技术的发展极大地影响了人们的生活,长期演进(Long Term Evolution，简称：LTE)网络已经在我国大规模商用。定时同步的性能决定着无线通信系统的传输效率和传输可靠性，良好的定时同步估计对于通信系统有着非常重要的作用。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,简称：OFDM)技术是一种多载波通信技术，通过一些相互正交的子载波并行传输数据，具有频谱利用率高，抗多径衰落能力强等优点，OFDM技术成为当前4G通信技术中的核心技术。OFDM技术中子载波完全相互正交，时间偏差将破坏各子载波之间的正交性，因此，OFDM技术对时偏非常敏感，定时同步的性能对OFDM系统显得尤为重要，定时同步估计成为了OFDM技术中最为核心的问题之一。当前，基于前导的定时同步估计方法是通信系统中进行定时同步估计的常用方法，利用前导进行定时同步估计的方法都存在一些共同的问题：1.前导作为一种用于定时同步的辅助序列，本身并不传送有效数据信息，且前导越长，同步自相关估计的性能越好，这与频带资源的消耗形成了一个尖锐的矛盾。2.随着信道中噪声的增大，同步序列之前的相关性降低，同步自相关峰的峰值显著降低，由于信道中的噪声无法估测，无限降低自相关峰检测的阈值脱离实际，同步自相关峰在复杂的信道中表现出严重的不稳定性。这大大降低了定时同步估计的可靠性，影响了无线通信系统的性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于压缩采样的定时同步方法、装置及系统，用于有效缩短同步序列的长度，从而减少了对频谱资源的消耗，提高了系统的频谱效率。本专利技术第一个方面提供一种基于压缩采样的定时同步方法，包括：发送端设备获取初始同步序列；所述发送端设备对所述初始同步序列进行稀疏化处理，获得待压缩感知序列，所述待压缩感知序列满足压缩感知条件；所述发送端设备根据观测矩阵对所述待压缩感知序列进行观测压缩，获得同步序列；所述发送端设备将所述同步序列通过信道发送给接收端。结合第一个方面，在第一种可能的实现方式中，所述初始同步序列为zadoff序列；所述zadoff序列表达式为：S＝[s1，s2，...，sL]T其中，所述S表征所述zadoff序列，所述L为zadoff序列的长度，所述T为向量的转置运算符，所述zadoff序列末尾长为LCP的序列置于所述zadoff序列的前端作为循环前缀。结合第一个方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述待压缩感知序列满足压缩感知条件，包括：所述zadoff序列循环移位τ个单位后得到的序列与所述zadoff序列的自相关是零，且所述τ≠0；若所述zadoff序列为Z(n)＝[z1，z2，...，zn]，则满足：若Sτ为向下循环移位所述τ所得到的序列，则获得稀疏基矩阵Ψ，所述Ψ表达式为： Ψ = [ S 0 * , S 1 * , ... , S L - 1 * ] T ]]>其中，所述S*表示所述S的共轭；若所述Ψ与所述S相乘，则满足：其中，所述S在所述Ψ为稀疏的，且稀疏度为1。结合第一个方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述发送端设备根据观测矩阵对所述待压缩感知序列进行观测压缩，获得同步序列，包括：所述发送端设备将观测矩阵与所述Ψ相乘获得感知矩阵；所述发送端设备将所述同步序列与所述感知矩阵相乘，获得所述同步序列。结合第一个方面的第三可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述观测矩阵为高斯随机测量矩阵，所述高斯随机测量矩阵满足如下公式： M ≥ K log 2 ( N K ) ]]>其中，所述N为初始序列的长度，所述M为所述观测矩阵的观测值数目，所述K为稀疏度。。本专利技术第二个方面提供一种基于压缩采样的定时同步方法，包括：接收端设备接收同步序列；所述同步序列已进行观测压缩；所述接收端设备对所述同步序列进行重构，获得重构序列；所述接收端设备对所述重构序列进行同步估计。结合第二个方面，在第一种可能的实现方式中，所述接收端设备对所述同步序列进行重构，包括：所述接收端设备采用正交匹配跟踪算法对所述同步序列进行重构，获得所述重构序列。结合第二个方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，在所述正交匹配跟踪算法中的同步度量函数公式如下： M ( d ) = | P ( d ) | 2 ( R ( d ) ) 2 ]]>其中，所述所述所述d为同步索引点，所述L＝U2为所述同步序列的长度，所述m为序列中各求和项的序号；若所述d＝arg max(M(d))，则所述d为最佳定时同步起点。本专利技术第三个方面提供一种基于压缩采样的定时同步方法，应用于通讯系统，所述通讯系统包括至少一个发送端设备和至少一个接收端设备，包括：发送端设备获取初始同步序列；所述发送端设备对所述初始同步序列进行稀疏化处理，获得待压缩感知序列，所述待压缩感知序列满足压缩感知条件；所述发送端设备根据观测矩阵对所述待压缩感知序列进行观测压缩，获得同步序列；所述发送端设备将所述同步序列通过信道发送给接收端；所述接收端设备接收同步序列；所述同步序列已进行观测压缩；所述接收端设备对所述同步序列进行重构，获得重构序列；所述接收端设备对所述重构序列进行同步估计。结合第三个方面，在第一种可能的实现方式中，所述初始同步序列为zadoff序列；所述zadoff序列表达式为：S＝[s1，s2，...，sL]T其中，所述S表征所述zadoff序列，所述L为zadoff序列的长度，所述K为稀疏度，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压缩采样的定时同步方法，其特征在于，包括：发送端设备获取初始同步序列；所述发送端设备对所述初始同步序列进行稀疏化处理，获得待压缩感知序列，所述待压缩感知序列满足压缩感知条件；所述发送端设备根据观测矩阵对所述待压缩感知序列进行观测压缩，获得同步序列；所述发送端设备将所述同步序列通过信道发送给接收端。

【技术特征摘要】
1.一种基于压缩采样的定时同步方法，其特征在于，包括：发送端设备获取初始同步序列；所述发送端设备对所述初始同步序列进行稀疏化处理，获得待压缩感知序列，所述待压缩感知序列满足压缩感知条件；所述发送端设备根据观测矩阵对所述待压缩感知序列进行观测压缩，获得同步序列；所述发送端设备将所述同步序列通过信道发送给接收端。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始同步序列为zadoff序列；所述zadoff序列表达式为：S＝[s1，s2，...，sL]T其中，所述S表征所述zadoff序列，所述L为zadoff序列的长度，所述所述T表示向量的转置运算符，所述zadoff序列末尾长为LCP的序列置于所述zadoff序列的前端作为循环前缀。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待压缩感知序列满足压缩感知条件，包括：所述zadoff序列循环移位τ个单位后得到的序列与所述zadoff序列的自相关是零，且所述τ≠0；若所述zadoff序列为Z(n)＝[z1，z2，...，zn]，则满足：若Sτ为向下循环移位所述τ所得到的序列，则获得稀疏基矩阵Ψ，所述Ψ表达式为：Ψ＝[S0*，S1*，...，SL-1*]T其中，所述S*表示所述S的共轭；若所述Ψ与所述S相乘，则满足：其中，所述S在所述Ψ为稀疏的，且稀疏度为1。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述发送端设备根据观测矩阵对所述待压缩感知序列进行观测压缩，获得同步序列，包括：所述发送端设备将观测矩阵与所述Ψ相乘获得感知矩阵；所述发送端设备将所述同步序列与所述感知矩阵相乘，获得所述同步序列。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述观测矩阵为高斯随机测量矩阵，所述高斯随机测量矩阵满足如下公式： M ≥ K log 2 ( N K ) ]]>其中，所述N为初始序列的长度，所述M为所述观测矩阵的观测值数目，所述K为稀疏度。6.根据权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志强，游志宏，朱蕾，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43