基于块状导频的迭代相关符号定时估计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于块状导频的迭代相关符号定时估计方法，主要解决传统符号定时估计方法复杂度高，估计精度低的问题，且可推广至多用户场景。其实现步骤是：1.通过去除循环前缀，快速傅里叶变换，循环移位及集中式子载波解映射得到接收频域导频；2.通过导频选择确定合适的接收导频及其本地导频，并对其进行分割；3.通过分割后的导频，计算第一次定时误差估计值，并使用该值得到修正导频；4.对修正导频和本地导频进行分割，并计算第二次定时误差估计值；5.根据两次估计值计算最终定时误差估计值。本发明专利技术较第一径搜索算法提高了估计精度，避免了复数除法，降低了估计的复杂度，可推广至LTE上行链路多用户场景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高速移动通信
，具体涉及一种迭代相关定时估计方法，适用于LTE标准中SC-FDMA上行链路传输单用户场景，且可推广至多用户场景。
技术介绍
作为第三代移动通信系统的长期演进LTE标准，其上行链路具有支持高速数据传输、高频谱效率、高移动性等诸多优点，这主要得益于LTE上行链路采用单载波频分多址SC-FDMA技术。SC-FDMA具有低峰均比、频谱利用率高、抗衰落能力强的特点，但是在多用户情况下，对定时误差较敏感，当出现定时误差时，会造成码间干扰，影响系统性能。现有的针对LTE上行链路SC-FDMA的符号定时估计技术通常在SC-FDMA符号前添加循环前缀序列，利用其相关性进行定时估计。如2015年NiyaziOdabasioglu等人在IEEEApplationofInformationandCommunicationTechnologies发表论文“CyclicPrefixBasedTimeSynchronizationandCombTypeChannelEstimationforSC-FDMASystemsoverTime-VaryingChannels”，该论文提出基于循环前缀相关的符号定时估计算法。但是该算法在多用户场景下，利用循环前缀进行相关运算需要进行大量的傅里叶变换和傅里叶反变换，这大大增加了算法的复杂度，而且在多径信道下，循环前缀会受到多径干扰。另一类比较传统的方法是利用信道冲激响应进行符号定时估计。如2003年NChen等人在IEEEVehicularTechnologyConference发表论文“OFDMtimingsynchronizationundermulti-pathchannels”，该论文提出了一种利用信道冲激响应进行第一径搜索的方法，适用于SC-FDMA多用户场景，但这类算法要使用复数除法运算，算法复杂度较高，且在多径信道下估计误差较大。为了提升估计准确性，很多学者都进行了深入的研究。2009年HaoZhou等人在IEEETransactionsonBroadcasting发表论文“AMaximumLikelihoodFineTimingEstimationforWirelessOFDMSystems”，该论文基于信道冲激响应，提出了一种利用信道自相关矩阵进行最大似然估计的方法，其估计准确性较第一径搜索算法有了很大的提高，但需要信道统计信息，复杂度很高，且复杂度会因最大定时偏差的增大而增加。2014年，J.A.Peral-Rosado等人在EURASIPJournalonAdvancesinSignalProcessing发表论文“Jointmaximumlikelihoodtime-delayestimationforLTEpositioninginmultipathchannels”，该论文提出了一种结合等间隔抽头和任意抽头的混合估计模型，并利用最大似然估计进行定时估计，估计准确度和精度较第一径搜索算法都有了很大的提高，但缺点在于复杂度很高。因此，基于信道冲激响应的最大似然估计方法在实际中也很少使用。还有一类常用的方法是利用导频符号的相关性估计符号定时误差。在传统的导频相关方法中，相邻的导频符号在结构和内容上都有特殊的设计，接收机可以利用其特殊性进行定时误差的估计。但是这类方法对导频的设计有要求，且有可能出现估计范围较小的问题。如2013年PramodUdupa等人在IEEEVehicularTechnologyConference发表论文“ANovelHierarchicalLowComplexitySynchronizationMethodforOFDMSystems”。该论文提出了一种新的导频相关符号定时估计方法，但是对导频的设计有特殊要求，不适用于LTE上行链路。基于以上分析，在LTE上行链路SC-FDMA系统中，需要一种复杂度低，精度高的符号定时估计方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种基于块状导频的迭代相关符号定时估计方法，以降低估计复杂度，提高估计精度。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：1)在接收端的每一帧数据的每个子帧中，用ri表示第i个带循环前缀的时域导频序列，其中i＝1,2，去除其循环前缀得到时域导频序列该是一个N点序列，N＝128,256,512,1024,1536,2048；2)对时域导频序列进行快速傅里叶变换FFT，得到N点频域导频序列Ri，对该Ri进行M/2点循环移位得到频域导频移位序列Fi，再对该Fi进行集中式子载波解映射得到M点接收频域导频序列Si(m)，并在接收端提取Si(m)对应的M点本地频域导频序列Ci(m)，其中M是对应于N的，表示子载波的数量，M＝72,180,300,600,900,1200，m＝0,1,…,M-1；3)利用接收频域导频序列Si(m)计算各个频域导频序列处信道二范数的二次幂4)求出信道二范数的二次幂的最大值对应的频域导频编号取出imax对应的接收频域导频序列和本地频域导频序列5)将和分别分割成长度均为p的若干段，将分割的接收频域导频序列的相邻两段表示为Sa(k)和Sa+1(k+p)，将分割的本地频域导频序列的相邻两段表示为Ca(k)和Ca+1(k+p)，其中τmax为系统最大符号定时误差，a＝0,1,2,…,d1-2，d1＝M/p，a·p≤k≤(a+1)·p-1；6)根据5)得到的Sa(k)、Sa+1(k+p)、Ca(k)、Ca+1(k+p)，计算和的分段相关值αa：其中上标*表示共轭转置；再利用反三角函数求出αa对应的角度∠αa＝angle(αa)；7)根据∠αa计算各个分段相关值αa对应的定时估计值：对该τa求算数平均值并四舍五入，得到第一次定时误差的估计值其中表示向下取整；8)根据估计值τ1和2)中的子载波解映射方式构造M维修正对角矩阵Λ：Λ=diag(ej2π·(-M2)·τ1/N,ej2π·(-M2+1)·τ1/N,...,ej2π·(M2-1)·τ1/N),]]>并利用该修正对角矩阵Λ计算接收频域导频修正序列：其中Λ(m,m)表示矩阵Λ的第m行第m列元素；9)将接收频域导频修正序列和本地频域导频序列分别分割成长度均为q的若干段，将分割的接收频域导频修正序列的相邻两项表示为Yb(t)和Yb+1(t+q)，将分割的本地频域导频序列的相邻两项表示为Cb(t)和Cb+1(t+q)，其中q>p，b＝0,1,2,…,d2-2，d2＝M/q，b·q≤t≤(b+1)·q-1；10)根据9)得到的Yb(t)、Yb+1(t+q)、Cb(t)、Cb+1(t+q)，计算和的分段相关值βb：其中上标*表示共轭转置；再利用反三角函数求出βb对应的角度∠βb＝angle(βb)；11)根据∠βb计算各个分段相关值βb对应的定时估计值对该νb求算数平均值并四舍五入，得到第二次定时误差的估计值12)根据以上两次定时估计，得到最终的接收子帧的符号定时误差估计值τ＝τ1+τ2。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于块状导频的迭代相关符号定时估计方法，包括如下步骤：1)在接收端的每一帧数据的每个子帧中，用ri表示第i个带循环前缀的时域导频序列，其中i＝1,2，去除其循环前缀得到时域导频序列该是一个N点序列，N＝128,256,512,1024,1536,2048；2)对时域导频序列进行快速傅里叶变换FFT，得到N点频域导频序列Ri，对该Ri进行M/2点循环移位得到频域导频移位序列Fi，再对该Fi进行集中式子载波解映射得到M点接收频域导频序列Si(m)，并在接收端提取Si(m)对应的M点本地频域导频序列Ci(m)，其中M是对应于N的，表示子载波的数量，M＝72,180,300,600,900,1200，m＝0,1,…,M‑1；3)利用接收频域导频序列Si(m)计算各个频域导频序列处信道二范数的二次幂4)求出信道二范数的二次幂的最大值对应的频域导频编号取出imax对应的接收频域导频序列和本地频域导频序列5)将和分别分割成长度均为p的若干段，将分割的接收频域导频序列的相邻两段表示为Sa(k)和Sa+1(k+p)，将分割的本地频域导频序列的相邻两段表示为Ca(k)和Ca+1(k+p)，其中τmax为系统最大符号定时误差，a＝0,1,2,…,d1‑2，d1＝M/p，a·p≤k≤(a+1)·p‑1；6)根据5)得到的Sa(k)、Sa+1(k+p)、Ca(k)、Ca+1(k+p)，计算和的分段相关值αa：其中上标*表示共轭转置；再利用反三角函数求出αa对应的角度∠αa＝angle(αa)；7)根据∠αa计算各个分段相关值αa对应的定时估计值：对该τa求算数平均值并四舍五入，得到第一次定时误差的估计值其中表示向下取整；8)根据估计值τ1和2)中的子载波解映射方式构造M维修正对角矩阵Λ：Λ=diag(ej2π·(-M2)·τ1/N,ej2π·(-M2+1)·τ1/N,...,ej2π·(M2-1)·τ1/N),]]>并利用该修正对角矩阵Λ计算接收频域导频修正序列：其中Λ(m,m)表示矩阵Λ的第m行第m列元素；9)将接收频域导频修正序列和本地频域导频序列分别分割成长度均为q的若干段，将分割的接收频域导频修正序列的相邻两项表示为Yb(t)和Yb+1(t+q)，将分割的本地频域导频序列的相邻两项表示为Cb(t)和Cb+1(t+q)，其中q>p，b＝0,1,2,…,d2‑2，d2＝M/q，b·q≤t≤(b+1)·q‑1；10)根据9)得到的Yb(t)、Yb+1(t+q)、Cb(t)、Cb+1(t+q)，计算和的分段相关值βb：其中上标*表示共轭转置；再利用反三角函数求出βb对应的角度∠βb＝angle(βb)；11)根据∠βb计算各个分段相关值βb对应的定时估计值对该νb求算数平均值并四舍五入，得到第二次定时误差的估计值12)根据以上两次定时估计，得到最终的接收子帧的符号定时误差估计值τ＝τ1+τ2。...

【技术特征摘要】
1.一种基于块状导频的迭代相关符号定时估计方法，包括如下步骤：1)在接收端的每一帧数据的每个子帧中，用ri表示第i个带循环前缀的时域导频序列，其中i＝1,2，去除其循环前缀得到时域导频序列该是一个N点序列，N＝128,256,512,1024,1536,2048；2)对时域导频序列进行快速傅里叶变换FFT，得到N点频域导频序列Ri，对该Ri进行M/2点循环移位得到频域导频移位序列Fi，再对该Fi进行集中式子载波解映射得到M点接收频域导频序列Si(m)，并在接收端提取Si(m)对应的M点本地频域导频序列Ci(m)，其中M是对应于N的，表示子载波的数量，M＝72,180,300,600,900,1200，m＝0,1,…,M-1；3)利用接收频域导频序列Si(m)计算各个频域导频序列处信道二范数的二次幂4)求出信道二范数的二次幂的最大值对应的频域导频编号取出imax对应的接收频域导频序列和本地频域导频序列5)将和分别分割成长度均为p的若干段，将分割的接收频域导频序列的相邻两段表示为Sa(k)和Sa+1(k+p)，将分割的本地频域导频序列的相邻两段表示为Ca(k)和Ca+1(k+p)，其中τmax为系统最大符号定时误差，a＝0,1,2,…,d1-2，d1＝M/p，a·p≤k≤(a+1)·p-1；6)根据5)得到的Sa(k)、Sa+1(k+p)、Ca(k)、Ca+1(k+p)，计算和的分段相关值αa：其中上标*表示共轭转置；再利用反三角函数求出αa对应的角度∠αa＝angle(αa)；7)根据∠αa计算各个分段相关值αa对应的定时估计值：对该τa求算数平均值并四舍五入，得到第一次定时误差的估计值其中表示向下取整；8)根据估计值τ1和2)中的子载波解映射方式构造M维修正对角矩阵Λ：Λ=...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫丰奎，闪硕，张南，王勇，秦立卿，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61