复杂多径环境下的OFDM符号定时同步方法及接收设备技术

本发明专利技术公开了一种复杂多径信道下的OFDM符号定时同步方法及接收设备。方法包括：S1，从时域接收信号中获取含有导频的OFDM符号的频域信号，记第一频域信号；获取第一频域信号的导频信道估计值；S2，将所有第一频域信号的导频信道估计值合并获得整体导频信道估计值；S3，获得导频信道时域脉冲响应；S4，寻找信号第一径位置；S5，获得当前带宽下的OFDM符号定时同步偏差调整值；S6，对时域接收信号进行定时同步偏差修正。增加参与计算的导频参考信号数量，平滑噪声影响，使其在普遍存在的复杂多径环境中仍然具有很高的定时同步精度；受噪声、多径干扰影响小，不占用额外的频带资源的优点，具有很高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
复杂多径环境下的OFDM符号定时同步方法及接收设备
本专利技术属于无线或有线通信领域，涉及OFDM符号定时同步方法，特别是涉及一种复杂多径信道下的OFDM符号定时同步方法及接收设备。
技术介绍
OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用)作为无线通信中的最具有研究价值和应用前景的技术方案之一，具有频谱资源利用率高、带宽扩展性强、抗多径衰落、频谱资源分配灵活等技术优势。但其缺点也很明显，即对子载波间的正交性有严格要求。为了保证子载波间的正交性，就需要同步足够精确，否则，会直接影响子载波之间的正交性，引起子载波间干扰和符号间干扰(InterSymbolInterferenc，ISI)，最终导致OFDM系统通信质量下降。因此，必须在接收端进行进行频率同步与OFDM符号定时同步。OFDM符号定时同步偏差主要是由接收机本地晶振不稳定和多径衰落信道引起的，接收端的首要工作之一就是对接收信号进行OFDM符号定时同步，在OFDM符号中加入循环前缀(CyclicPrefix，CP)一定程度上减小了OFDM系统对符号定时同步偏差的敏感程度。由图1中多径信道下的OFDM符号结构可知，只要FFT(FastFourierTransformation，快速傅里叶变换)窗的起始点落在最后一条径L的循环前缀的起点和第一径的循环前缀的最后一个点之间，都不会引入符号间干扰和子载波间干扰，即ISI-free区域，在该区域里的任何一个值都可以作为FFT窗的起始位置。但是，最常用的方式是将ISI-free区域的最后一个点作为FFT窗的起始点，这样做的好处是有利于后面的均衡处理。传统基于训练序列和训练符号的OFDM符号定时同步算法大多是能量最大值检测算法，认为具有足够能量的任何一径位置都可以作为OFDM符号定时同步位置，在AWGN(AdditivewhiteGaussiannoise，高斯白噪声)信道中可以获得较好的性能。但是，在复杂的多径衰落信道中，能量值最大的位置不一定是信号第一径位置，定时同步点在能量最大径上，可能导致FFT窗落在数据域内，严重影响信号解调的准确性。现有基于CRS(Cell-specificreferencesignal，小区特定参考信号)的OFDM符号定时同步算法中的样本数量较少，在噪声干扰较大的复杂多径环境中，有用信号淹没在噪声中，不易设定门限检测到信号第一径，因此定时同步的准确度不高。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种复杂多径信道下的OFDM符号定时同步方法及接收设备。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种复杂多径信道下的OFDM符号定时同步方法，包括：步骤S1，从时域接收信号中获取含有导频的OFDM符号的频域信号，记为第一频域信号；利用每个第一频域信号以及所述第一频域信号在发射端对应的导频频域参考信号获取所述第一频域信号的导频信道估计值；步骤S2，将所有第一频域信号的导频信道估计值进行合并获得整体导频信道估计值；步骤S3，对所述整体导频信道估计值进行IFFT变换获得导频信道时域脉冲响应；步骤S4，基于所述导频信道时域脉冲响应寻找信号第一径位置；步骤S5，基于信号第一径位置获得当前带宽下的OFDM符号定时同步偏差调整值；步骤S6，根据OFDM符号定时同步偏差调整值对时域接收信号进行定时同步偏差修正。在本专利技术的一种优选实施方式中，在所述步骤S1中，所述第一频域信号获取过程包括：步骤S11，从时域接收信号中取出至少两个含有导频的OFDM符号；步骤S12，分别对取出的含有导频的OFDM符号进行FFT变换，得到OFDM符号rl(n)的第一频域信号Rl(k)；其中，l对应一个子帧中含有导频的OFDM符号在所述子帧中的索引，n为一个OFDM符号内的时间索引，n∈[1,N+NCP]，N表示FFT点数，NCP为一个OFDM符号内CP长度；表示下行系统带宽。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述步骤S1中，所述第一频域信号的导频信道估计值计算公式为：其中，Xl(k)表示第一频域信号Rl(k)在发射端对应的导频频域参考信号；表示高斯白噪声估计；d表示假设的定时同步偏差值；Hl(k)表示索引为l的OFDM符号的信道频率响应。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述步骤S2包括：从时域接收信号中获取了4个含有导频的OFDM符号，设在一个子帧中4个OFDM符号索引从小到大分别为l1、l2、l3和l4，则4个第一频域信号的导频信道估计值分别为和vshift表示小区特定频率偏移；若vshift＜3，整体导频信道估计值采用如下公式合并：当k'为奇数时，当k'为偶数时，若vshift≥3，整体导频信道估计值采用如下公式合并：当k'为奇数时，当k'为偶数时，所述在本专利技术的一种优选实施方式中，在所述步骤S4中，基于所述导频信道时域脉冲响应寻找第一径位置的过程包括：步骤S41，通过导频信道脉冲响应求自相关获得导频信道脉冲响应的能量函数PS(n')：其中，n'＝0,1,2,...,NIFFT-1,NIFFT表示对整体导频信道估计值进行IFFT变换的点数；表示导频信道脉冲响应；步骤S42，获取能量函数PS(n')的最大能量值Pmax以及所述最大能量值Pmax所在的位置Dmax；步骤S43：根据最大能量值Pmax设置门限值Tp1：Tp1＝γPmax；其中，γ表示调整系数；步骤S42：所述步骤S42包括：步骤S421：从能量函数PS(n')的个样值点开始，在能量函数PS(n')的尾部个样值点中查找第一个能量值大于门限值Tp1的样值点，若存在能量值大于门限值Tp1的样值点，将第一个能量值大于门限值Tp1的样值点的位置作为信号第一径位置Dfirst，进入步骤S5，若不存在能量值大于门限值Tp1的样值点，进入步骤S422；步骤S422：从最大能量值Pmax位置Dmax回溯长度M个样值点，按照从前往后的顺序查找第一个能量值大于门限值Tp1的样值点，若存在能量值大于门限值Tp1的样值点，将第一个能量值大于门限值Tp1的样值点的位置作为信号第一径位置Dfirst，进入步骤S5，若不存在能量值大于门限值Tp1的样值点，则令Dfirst＝Dmax，进入步骤S5。在本专利技术的一种优选实施方式中，在所述步骤S5中，获取OFDM符号定时同步偏差调整值的过程为：若认为定时滞后，获得同步位置调整值若认为定时提前，获得同步位置调整值基于同步位置调整值计算OFDM符号定时同步偏差调整值为：其中，npilot表示OFDM符号中导频间隔的子载波个数。在本专利技术的一种优选实施方式中，在所述步骤S6中，根据OFDM符号定时同步偏差调整值对时域接收信号进行定时同步偏差修正，获得同步偏差修正数据corrr(n)为：其中，r(n)_I表示时域接收信号r(n)的实部；r(n)_Q表示时域接收信号r(n)的虚部；表示OFDM符号定时同步偏差调整值；n∈[1,N+NCP]，N表示FFT点数，NCP为一个OFDM符号内CP长度。为了实现本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂多径信道下的OFDM符号定时同步方法，其特征在于，包括：/n步骤S1，从时域接收信号中获取含有导频的OFDM符号的频域信号，记为第一频域信号；利用每个第一频域信号以及所述第一频域信号在发射端对应的导频频域参考信号获取所述第一频域信号的导频信道估计值；/n步骤S2，将所有第一频域信号的导频信道估计值进行合并获得整体导频信道估计值；/n步骤S3，对所述整体导频信道估计值进行IFFT变换获得导频信道时域脉冲响应；/n步骤S4，基于所述导频信道时域脉冲响应寻找信号第一径位置；/n步骤S5，基于信号第一径位置获得当前带宽下的OFDM符号定时同步偏差调整值；/n步骤S6，根据OFDM符号定时同步偏差调整值对时域接收信号进行定时同步偏差修正。/n

【技术特征摘要】
1.一种复杂多径信道下的OFDM符号定时同步方法，其特征在于，包括：
步骤S1，从时域接收信号中获取含有导频的OFDM符号的频域信号，记为第一频域信号；利用每个第一频域信号以及所述第一频域信号在发射端对应的导频频域参考信号获取所述第一频域信号的导频信道估计值；
步骤S2，将所有第一频域信号的导频信道估计值进行合并获得整体导频信道估计值；
步骤S3，对所述整体导频信道估计值进行IFFT变换获得导频信道时域脉冲响应；
步骤S4，基于所述导频信道时域脉冲响应寻找信号第一径位置；
步骤S5，基于信号第一径位置获得当前带宽下的OFDM符号定时同步偏差调整值；
步骤S6，根据OFDM符号定时同步偏差调整值对时域接收信号进行定时同步偏差修正。


2.如权利要求1所述的复杂多径信道下的OFDM符号定时同步方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述第一频域信号获取过程包括：
步骤S11，从时域接收信号中取出至少两个含有导频的OFDM符号；
步骤S12，分别对取出的含有导频的OFDM符号进行FFT变换，得到OFDM符号rl(n)的第一频域信号Rl(k)；其中，l对应一个子帧中含有导频的OFDM符号在所述子帧中的索引，n为一个OFDM符号内的时间索引，n∈[1,N+NCP]，N表示FFT点数，NCP为一个OFDM符号内CP长度；表示下行系统带宽。


3.如权利要求2所述的复杂多径信道下的OFDM符号定时同步方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述第一频域信号的导频信道估计值计算公式为：



其中，Xl(k)表示第一频域信号Rl(k)在发射端对应的导频频域参考信号；表示高斯白噪声估计；d表示假设的定时同步偏差值；Hl(k)表示索引为l的OFDM符号的信道频率响应。


4.如权利要求3所述的复杂多径信道下的OFDM符号定时同步方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
从时域接收信号中获取了4个含有导频的OFDM符号，设在一个子帧中4个OFDM符号索引从小到大分别为l1、l2、l3和l4，则4个第一频域信号的导频信道估计值分别为和vshift表示小区特定频率偏移；
若vshift＜3，整体导频信道估计值采用如下公式合并：当k'为奇数时，当k'为偶数时，
若vshift≥3，整体导频信道估计值采用如下公式合并：当k'为奇数时，当k'为偶数时，
所述


5.如权利要求1所述的复杂多径信道下的OFDM符号定时同步方法，其特征在于，在所述步骤S4中，基于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓玲，吕银豹，邹光南，卢莉，王彬，王法灏，秦娅，
申请(专利权)人：东方红卫星移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50