用于MIMO非实时平台的同步序列的构建方法技术

本发明专利技术公开了一种用于ＭＩＭＯ非实时平台的同步序列的构建方法，该构建方法是将Ｇｏｌｄ序列分为频域构建和时域构建两个阶段，具体步骤如下：（１）对于ｍ位的Ｇｏｌｄ序列做ＦＦＴ变换，得到频域序列；（２）在序列数字频域的高频部分插入长度为Ｍ的０，Ｍ为偶数，保证高频部分不含有效信息；（３）对插０后的频域序列做ＩＦＦＴ变换，变回到时域，得到需要的时域序列。本发明专利技术改进了Ｇｏｌｄ序列的设计，受升余弦滚降滤波器的通带非理想特性的影响程度非常小，保证了接收到的前导序列之间仍具有良好的互相关特性；调节插入零点的的数目就可以得到不同长度的前导序列，可以适应不同的系统要求；减少同步定位错误的概率，提高了通信系统的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及MIMO(多输入多输出)非实时平台中基于前导序列的同步算法，属于多输入多输出系统平台实现

技术介绍
同步技术是任何一个通信系统都需要解决的实际问题，直接关系到通信系统的整体性能。没有准确的同步算法，就不可能进行可靠的数据传输，同步技术是信息可靠传输的前提。MIMO非实时平台为研究在真实无线信道环境下MIMO通信系统的实现问题，搭建一套开放式、阶段性、系统级试验平台。CN101170333公开了一种《分布式多输入多输出无线通信系统真实环境测试平台》，是一种MIMO非实时平台，针对现有的无线通信算法验证仅使用简化的无线信道仿真所带来的问题，该平台的发送接收经历一个完整的从星座映射、脉冲成型、调制，到同步、解调、判决的传输过程，并通过真实的无线信道传输，受到整个系统所带来的影响，恢复的信号能够更加准确的检验MIMO系统算法的性能。对于MIMO非实时平台来讲，系统同步主要使用帧同步来实现，而帧同步需要确定两个参数：帧的起始位置和载波频偏。帧起始位置的确定是基于前导序列的算法在估计同步参数时基本上都是依靠时域上重复序列的相关操作来实现的。通常构建前导序列有时域构建和频域构建两种方式，在SISO(单输入单输出)系统中，重复序列只要满足一定的结构就可以，但在MIMO系统中，由于接收信号是多个发送端发送信号的叠加，为了区分各发送天线信号经历不同信道到达某一接收天线的时刻，往往要求各发送端发出的前导序列之间能够相互正交。在这种情况下，采用频域构建这种方式就很难使得到的序列满足条件，因此大都采用时域构建。MIMO非实时平台所使用的Gold序列完全在时域进行构建，并且具有良好的互相关特性，是作为非实时平台前导序列较为理想的一种选择。但时域构建存在一个问题，由于升余弦滚降滤波器的通带特性不可能做到完全理想，从而造成对同步捕获参数的估计误差增大，降低系统性能。
技术实现思路
本专利技术针对MIMO非实时平台中由于升余弦滚降滤波器的通带特性对前导序列正交性的影响，使得同步捕获误差增大的问题，提供一种相关性恶化程度小于原Gold序列的恶化程度、能够提高系统性能的用于MIMO非实时平台的同步序列的构建方法。本专利技术的用于MIMO非实时平台的同步序列的构建方法是将Gold序列分为频域构建和时域构建两个阶段，频域构建用来消除序列在频域上的高频部分的有效信息，时域构建保持序列之间良好的互相关特性，具体步骤如下：(1)对于m位的Gold序列做FFT(快速傅里叶变换)变换，得到频域序列；(2)在序列数字频域的高频部分插入长度为M的0，M为偶数，保证高频部分不含有效信息；(3)对插0后的频域序列做IFFT(快速傅里叶反变换)变换，变回到时域，得到需要的时域序列。上述方法结合时域和频域两种构建方式改进了Gold序列，可以通过调节插入零点的数目M得到不同长度的Gold序列，序列所占的数字频谱范围也随之改变，可以适应不同的系统的-->要求。该构建方法在用于非实时平台上表现了很好的系统性能，将Gold序列分为频域构建和时域构建两个阶段，频域构建用来消除序列在频域上的高频部分的有效信息，时域构建为了保持序列之间良好的互相关特性，在保持各天线发送序列之间正交性的同时又避免了由数字系统中各滤波器特性非理想而引起的性能下降，提高了系统的同步性能。本专利技术改进了Gold序列的设计，主要特点表现为：(1)受升余弦滚降滤波器的通带非理想特性的影响程度非常小，保证了接收到的前导序列之间仍具有良好的互相关特性；(2)调节插入零点的的数目就可以得到不同长度的前导序列，序列所占的数字频谱范围也随之改变，可以适应不同的系统要求；(3)减少同步定位错误的概率，从而提高了通信系统的性能。附图说明图1是MIMO非实时平台的帧结构示意图。图2是原Gold序列在MIMO非实时平台中同步定位错误的概率曲线图。图3是改进的Gold序列在MIMO非实时平台中同步定位错误的概率曲线图。图4是高斯白噪声信道同步定位的误检概率示意图。具体实施方式MIMO非实时平台的帧结构如图1所示，本专利技术是在Gold序列的基础上结合时域和频域两种构建方式，生成了一种新的前导序列。该序列在频域上的高频部分不包含有效信息。具体步骤是：1.对于m位的Gold序列做FFT，得到频域序列；2.在序列数字频域的高频部分插入长度为M的0，M为偶数，从而保证高频部分不含有效信息；3.对插0后的频域序列做IFFT，变回到时域，得到需要的时域序列。可以通过调节插入零点的数目M得到不同长度的Gold序列，序列所占的数字频谱范围也随之改变，可以适应不同的系统的要求。考虑一个2根发送天线1根接收天线的序列设计，比较原Gold序列和改进Gold序列的互相关性，定义互相关表达式分别为：ai，n为原Gold序列第i跟发送天线的第n个符号，n＝1，2…，2m.bi，n为改进Gold序列第i跟发送天线的第n个符号，n＝1，2…，2m+M.通过仿真计算得到，在理想的情况下改进序列的互相关性跟原序列的互相关性相同，其中的结果分别相对R1，1和R1，1做了归一化，原Gold序列和改进Gold序列的归一化相关性如下表所示：--> 归一化相关性i＝1i＝2j＝11.00000.0595j＝20.05951.0000但是在实际应用中，数字序列在收发两端需要经过升余弦滚降滤波器的滤波处理，真正同步处理的序列都包含了这些处理带来的影响。因此序列是否能够具有良好的相关特性需要在接收端进行考察。为了检验实际应用中原Gold序列与改进Gold序列的互相关特性，将两种序列经过相同的升余弦滚降滤波器升采样后再降采样回到基带，采样率为8倍的符号速率。受滤波器影响后的原Gold序列和改进Gold序列的相关特性比较如下表所示，其中原Gold中m＝128，改进Gold序列中M＝256。 归一化相关性i＝1i＝2j＝11.00000.0940j＝20.09401.0000(a)受滤波器影响后原Gold序列的归一化相关性 归一化相关性i＝1i＝2j＝11.00000.0729j＝20.07291.0000(b)受滤波器影响后改进Gold序列的归一化相关性由上表可以看出，在受到滤波器影响后，原Gold序列的相关性恶化程度远大于改进序列的恶化程度。图2和图3给出了两种序列在MIMO非实时平台中同步定位错误的概率曲线，由此可见在实际无线传输信道中，改进的Gold序列的同步性能要比原Gold序列的性能有所提升，在不同M值的改进序列中，由于随M值的增大序列互相关性能也有所改善，因此同步定位性能也随之提升。随M值的增大序列长度增大，这也会曾强对噪声的抵抗能力。图4给出了高斯白噪声信道同步定位的误检概率。设FAP为同步定位出错的概率。通过比较可以看出在MIMO非实时平台中，采用本专利技术的方法同步定位的准确率得到大幅度提升。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于ＭＩＭＯ非实时平台的同步序列的构建方法，其特征是，将Ｇｏｌｄ序列分为频域构建和时域构建两个阶段，频域构建用来消除序列在频域上的高频部分的有效信息，时域构建保持序列之间的互相关特性，具体步骤如下：　（１）对于ｍ位的Ｇｏｌｄ序列做 ＦＦＴ（快速傅里叶变换）变换，得到频域序列；　（２）在序列数字频域的高频部分插入长度为Ｍ的Ｏ，Ｍ为偶数，保证高频部分不含有效信息；　（３）对插０后的频域序列做ＩＦＦＴ（快速傅里叶反变换）变换，变回到时域，得到需要的时域序列。

【技术特征摘要】
1.一种用于MIMO非实时平台的同步序列的构建方法，其特征是，将Gold序列分为频域构建和时域构建两个阶段，频域构建用来消除序列在频域上的高频部分的有效信息，时域构建保持序列之间的互相关特性，具体步骤如下：(1)对于m位的Gol...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁东风，辛娜，孙健，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]