一种针对TDD‑OFDM下行链路的快速同步跟踪方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种针对TDD‑OFDM下行链路的快速同步跟踪方法及装置，所述方法包括以下步骤：S110，生成同步序列；S120，所述同步序列映射至相应的子载波上，得到同步信号，所述同步信号放置在无线帧的帧头，生成TDD‑OFDM下行链路信号；S130，对所述链路信号进行初始捕获；S140，对所述链路信号进行精确捕获；S150，对所述链路信号保持实时同步。本发明专利技术的针对TDD‑OFDM下行链路的快速同步跟踪方法首先利用共轭相关特征窗信号进行初始捕获，然后利用训练序列相关(本地匹配滤波)进行精确捕获，最后利用导频进行准确的实时跟踪，不仅能够实现针对TDD‑OFDM下行链路的快速捕获，而且实现同步跟踪。

Fast synchronous tracking method and device for TDD OFDM downlink

The present invention relates to a fast synchronous tracking method and device for TDD OFDM downlink, the method comprises the following steps: S110, S120, generates a synchronization sequence; the synchronization sequence is mapped to the corresponding sub carrier, get the synchronization signal, the synchronization signal is placed in the frame head wireless frame, generating TDD OFDM S130, of the downlink signal; initial capture of the link signal; S140, accurate capture of the link signal; S150, the link signal to maintain real-time synchronization. According to the TDD OFDM fast downlink synchronous tracking method of the invention firstly using conjugate features window signal initial capture, and then use the training sequence (local matching filtering) accurately captured by the real-time accurate tracking of the pilot, not only can be achieved for fast acquisition of TDD OFDM downlink, and synchronization tracking.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及TDD-OFDM下行链路下行领域，尤其涉及一种针对TDD-OFDM下行链路的快速同步跟踪方法及装置。
技术介绍
OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM(MultiCarrierModulation)，多载波调制的一种。OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为N个并行的低速数据流，在N个子载波上同时进行传输。TDD-OFDM下行链路下行时间同步算法中，对于实际应用的通信系统，使用盲估计的方法进行下行时间同步是不现实的，它的计算复杂性和精度不能满足实际需要。一般地使用基于导频序列的同步算法。可以选择的下行同步算法有相关法，功率窗法和差分相关法等三种，下面分别介绍其原理。相关(匹配滤波)方法图1为相关(匹配滤波)方法的相关算法原理示意图，如图1所示，rn为接收序列，sn为长度L的预存序列，计算两者之间的互相关函数R(τ)，在τ＝0的时候达到最大值，所以寻找到R(τ)的最大值，也就找到了最佳定时时刻。相关值这种方法应用于WCDMA的小区初搜的下行同步检测中。功率窗方法以TD-SCDMA的小区搜索为例说明功率窗法下行同步检测的原理，UE通过检测DwPTS中的SYNC_DL码来实现DwPTS同步。SYNC_DL码共有32个，UE需要采用相关或匹配滤波的方法确认当前小区使用的SYNC_DL码。如果直接对一帧的接收信号进行相关或匹配滤波，计算量比较大，另外，要求一帧内除DwPTS外的其它时隙的干扰不能太大。信干比(UE接收的SYNC_DL信号功率与其它时隙接收信号功率之比)通常要求在-8～-10dB以上，才能以较大的概率正确搜索出SYNC_DL信号的位置。为了减小计算量，利用TD-SCDMA帧结构，先用“特征窗”法搜寻DwPTS大致位置，然后再通过相关精确确定SYNC_DL位置。该方法要求信噪比(UE接收的SYNC_DL信号功率与DwPTS噪声功率之比)至少大于0dB，此时检测概率70～80％(仿真结果)，通常要求信噪比在3dB以上才能可靠检测，此时检测概率大于95％以上(仿真结果)。当信噪比在3dB以上，此种方法对干扰也有很大的抑制作用。曾经考虑过一种改进的直接相关方法，即对接收信号进行1bit量化(大于0为1，小于0为-1)，然后与SYNC_DL码进行相关。此方法也可以减小计算量，并对其它时隙干扰信号有很强的抑制作用。在理想条件下(单径、采样点位于成形脉冲峰值点、DwPTS内无干扰、无I/Q不平衡、无载波频偏)，其检测灵敏度比“特征窗”法高3dB左右，即信噪比为-3dB时，检测概率大于80％(仿真结果)；当信噪比为0dB，检测概率大于99％(仿真结果)。但是，如果是非理想条件，即存在时延多径、采样点与成形脉冲峰值点有偏差、DwPTS内存在多个小区的SYNC_DL信号、接收机存在I/Q不平衡和较大载波频偏(8～10kHz)等情况，“特征窗”法的检测性能基本不变或略有下降，而直接1bit相关的方法的检测性能下降非常大，大大低于“特征窗”法的检测性能。因此，不考虑采用直接1bit相关的方法而选用“特征窗”法。基本原理是利用接收信号的功率形状来搜索DwPTS的大致位置。在TD-SCDMA的帧结构中，SYNC_DL的左边有32chips的保护间隔(GP，guardperiod)，右边有96chips的保护间隔(GP，guardperiod)，SYNC_DL本身为64chips。由于GP的功率很小，故从接收功率的时间分布上看，与GP相比SYNC_DL段的功率较大。当用SYNC_DL段功率和除以两边64chips(两边各32chips)功率和时，得到的值应当比较大，用此方法就可以判断出DwPTS的大致位置。这种方法应用于TD-SCDMA的小区初搜的下行同步检测中。差分相关方法图2为差分相关方法的相关算法原理示意图，如图2所示，差分相关利用延迟Nd个样值的两个相同训练符号，rn为接收序列，差分相关与直接相关法不同，进行相关运算的是在接收序列rn中间隔为Nd的两个子序列直接进行的。差分相关函数R(n)只是与子序列在接收序列中的位置有关，寻找到R(n)的最大值，也就找到了最佳定时时刻。差分相关值如下：判决变量为cn达到最大值的时刻即为最佳定时时刻。Motorola提议，这种方法应用于LTE-FDD系统的小区初搜的下行同步检测中。图3为TDD-OFDM下行链路的同步跟踪装置的结构示意图。初始同步模块：采用PSS(PrimarySynchronizationSignal，主同步信号)同步与SSS(SecondarySynchronizationSignal，辅同步信号)同步方式，进行主小区同步。其中PSS同步，采用时域滑动相关法来确定无线帧的5ms定时。SSS同步根据无线帧5ms定时位置，根据三种不同的取值，利用空间采集数据对三种PSS分别进行滑动相关运算，并对相关结果进行对比，判断出相关值最大的并超出门限的序列。进而计算出最强TD-LTE小区的5ms半帧位置，并根据SSS的生成方式进行频域解扰方法进行同步，根据上述PSS同步模块提供的5ms无线帧位置来判断出当前SSS位置信息，并根据SSS信号的生成特点，采用解扰运算，得出10ms无线帧位置。由于SSS信号在子帧0和子帧5位置的取值范围不同，因此只需要进行一次解扰操作就能正确判断出TD-LTE的帧头位置，确定无线帧的10ms定时，即无线帧头位置。逻辑控制模块：根据初始同步模块中的PSS、SSS同步成功或者失败标志进行系统控制。若接收到同步成功标志，则逻辑控制模块控制系统启动数据存储并启动盲搜模块，并将无线帧头位置信息传递给数据存取模块。如果接收到同步失败标志，则控制系统全部模块进行清零，重新启动初始同步模块，直到同步成功。数据存取模块：当收到逻辑控制模块的数据存取开始标志以及帧头位置信息后，数据存取模块将存储10ms数据，即一个无线帧。盲搜模块：所述逻辑控制模块控制盲搜模块进行小区搜索，是基于TD-LTE下行参考信号自相关性较好的特征进行的。将本地参考信号生成模块生成的本地参考信号与数据存储模块存储的TD-LTE无线帧的数据送入相关模块进行滑动相关操作，对所有可能的504个TD-LTE小区进行遍历，从而对TD-LTE无线终端附近所有基站发出的小区信号进行小区搜索。在TD-LTE无线帧中传输的下行参考信号的多个Symbol中重复该步骤，对每个Symbol中的下行参考信号进行盲搜。然后将多个Symbol的滑动相关结果进行累加降噪，对高斯白噪声进行抵消，从而使下行参考信号的相关峰更加明显，再通过门限判决模块进行小区判决，进而进一步增加无线终端小区搜索的精确度与动态范围。上述同步跟踪装置中，包括初步同步模块，用以进行主小区的初始同步并获得TD-LTE无线帧的帧头位置；数据存储模块，用以存储一个无线帧的数据；盲搜模块，用以基于TD-LTE下行参考信号进行小区搜索；逻辑控制模块，用于控制协调初步同步模块、数据存储模块和盲搜模块之间的工作顺序。然而，对于一个自定义的TDD-OFDM系统来说，此装置过于复杂，资源消耗较大，同时还需要较大的存储空间。因此，需要一种资源消耗小，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对TDD‑OFDM下行链路的快速同步跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：S110，生成同步序列；S120，所述同步序列映射至相应的子载波上，得到同步信号，所述同步信号放置在无线帧的帧头，生成TDD‑OFDM下行链路信号；S130，采用共轭相关特征窗信号，确定所述同步信号的大致位置，以对所述TDD‑OFDM下行链路信号进行初始捕获；S140，确定所述同步信号的精确位置，以对所述TDD‑OFDM下行链路信号进行精确捕获；S150，对所述TDD‑OFDM下行链路信号保持实时同步，以对所述TDD‑OFDM下行链路实现精确跟踪。

【技术特征摘要】
1.一种针对TDD-OFDM下行链路的快速同步跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：S110，生成同步序列；S120，所述同步序列映射至相应的子载波上，得到同步信号，所述同步信号放置在无线帧的帧头，生成TDD-OFDM下行链路信号；S130，采用共轭相关特征窗信号，确定所述同步信号的大致位置，以对所述TDD-OFDM下行链路信号进行初始捕获；S140，确定所述同步信号的精确位置，以对所述TDD-OFDM下行链路信号进行精确捕获；S150，对所述TDD-OFDM下行链路信号保持实时同步，以对所述TDD-OFDM下行链路实现精确跟踪。2.根据权利要求1所述的针对TDD-OFDM下行链路的快速同步跟踪方法，其特征在于，在步骤S110中，所述同步序列由频域Zadoff-Chu、m序列产生。3.根据权利要求1所述的针对TDD-OFDM下行链路的快速同步跟踪方法，其特征在于，在步骤S120中，所述同步序列设置512个采样点，并且所述同步序列为：左频点与右频点对称，左频点与右频点之间的中心频点为2个采样点间隔的空白。4.根据权利要求1所述的针对TDD-OFDM下行链路的快速同步跟踪方法，其特征在于，在步骤S130中，所述采用共轭相关特征窗信号检测到信噪比-7dBc，所述采用共轭相关特征窗信号，确定所述同步信号的大致位置，包括以下步骤：首先，计算接收信号和本地信号共轭相关特征信号：rcv_win(k)＝rk*step,rk*step+1,...rk*step+3*G-1,(3)sg＝s1,s2,...sG,(4)本地训练序列重复三遍放置，组成本地导频长序列swing，所述本地导频长序列与所述接收信号进行共轭相关，形成基于特征窗的共轭相关序列xcorr_sig，完成粗同步，swing＝[sg,sg,sg]＝[s1,s2,...sG,s1,s2,...sG,s1,s2,...sG,](5)xcorr_sig(k)＝rcv_win(k).*conj(swing)(6)公式(6)展开为公式(7)：xcorr_sig(k)＝([rk*step,rk*step+1,...rk*step+3*G-1,].*([s1,s2,...sG,s1,s2,...sG,s1,s2,...sG,]*)(7)powk＝(Re(xcorr_sig(k)))2+(Im(xcorr_sig(k)))2(8)其中，powk的长度是3*G，分为三等长度部分；然后，对“共轭相关的特征信号”进行功率的计算，并计算比值：p1,k=(1GΣj=0G-1powk+j)---(9)]]>p2,k=(1GΣj=0G-1powk+j+2G)---(10)]]>1p3,k=1SLENΣj=0G-1powk+j+G---(11)]]>Rk=2p3,kpk,1+p2,k---(12)]]>式中：为向0方向取整，step为“共轭相关特征窗信号”移动步长，step＝6；最后，确定SYNC_DL大致位置：找出Rk的最大值，并设其标号为km，依据以下进行检测：Ifkm对应的“共轭相关特征窗信号”为SYNC_DL大致位置；Else判断是否有连续16个接收数据饱和，如果有，则接收机增益降低12dB，返回第二步；End确定km对应的“共轭相关特征窗信号”为SYNC_DL大致位置，则相对初始帧定时的SYNC_DL的大致位置Pos＝step*km+G+1。5.根据权利要求1所述的针对TDD-OFDM...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊军，
申请(专利权)人：北京睿信丰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11