本发明专利技术涉及一种低比特非均匀量化的低复杂度OFDM同步实现方法，属于无线通信技术领域。其包括：在发送端的信息数据中插入训练序列用于同步；在接收端，通过设定的量化门限对接收信号进行低比特非均匀量化，然后进行延时自相关，获得粗同步位置；利用相同的量化门限对本地训练序列进行低比特非均匀量化，并以粗同步位置为起点开始接收信号与本地训练序列的互相关运算得到最终的定时同步位置。其中最佳非均匀量化门限的获取通过遍历搜索的方式进行，并以互信息最大作为判决准则。本发明专利技术通过进行低比特量化降低同步相关运算的复杂度，并通过非均匀量化的方式提高低比特量化下的同步准确度。
1、正交频分复用(ofdm)是由频分复用发展而来，其子载波间彼此正交，具有带宽利用率高，数据传输速率快，抗多径干扰能力强等优点。同步是模拟信号转换为数字信号之后所进行基带处理的第一个环节，也是进行数据正确传输的关键，其性能直接决定了通信的质量，因此能够进行稳定、可靠、准确的同步对整个通信系统的可靠运行至关重要。
2、相较于单载波通信系统，ofdm系统对同步的要求更加严格，定时偏差会引入符号间干扰，引起较大的接收性能损失，因此符号同步是实现ofdm可靠解调的重要前提和基础。目前基于训练序列的同步算法，因其实现简单、定时效果好，被广泛应用。但需要插入特殊结构序列进行同步估计，增加了时频开销。
3、基于训练序列的同步算法又可分为延迟自相关算法与互相关算法两种，延迟自相关硬件实现复杂度低，计算量小，但定时效果不佳；互相关算法定时精度高，但其计算量较大，占用硬件资源过高。
1、为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种低比特非均匀量化的低复杂度ofdm同步实现方法，该方法可用于毫米波ofdm通信系统的定时同步中，能够在降低硬件资源消耗的同时，获得准确的定时同步结果。
>4、步骤1，在发送端将训练序列t与信息数据组帧并进行发送，其中训练序列作为帧头用于接收端的定时同步；5、步骤2，以互信息最大化为准则，通过遍历搜索的方式确定非均匀量化的最佳量化门限；
6、步骤3，在接收端，接收信号经adc转化为数字信号y(n)，然后利用最佳量化门限对数字接收信号y(n)进行n比特非均匀量化，得到1比特符号位与n-1比特幅度位的yq(n)；其中2≤n≤4；
7、步骤4，对量化后的接收信号yq(n)进行延迟自相关，并根据自相关结果进行门限检测，得到粗定时同步结果；
8、步骤5，利用与发送端相同的最佳量化门限对本地训练序列tl(n)进行n比特非均匀量化，得到本地量化训练序列tq(n)；
9、步骤6，以粗定时同步结果为起点，将量化后的接收信号yq(n)与本地量化训练序列tq(n)进行互相关运算，并通过门限检测完成最终的定时同步。
10、进一步的，步骤2具体过程包括如下步骤：
11、(201)确定量化门限aq的搜索范围，即训练序列的幅值范围[amin,amax]；
12、(202)设有n比特非均匀量化，则共有1比特符号位与n-1比特幅度位，量化门限有(2n-1-1)个，即量化门限为aqi,i＝1,2,…2n-1-1，其中2≤n≤4；n＝2时，执行步骤(203)-(206)；n＝3时，执行步骤(203)-(210)，n＝4时，执行步骤(203)-(214)；
13、(203)将amin设为量化门限aq1的初始值；
14、(204)以aq1为量化门限，对训练序列t进行2比特量化，得到t1＝{α,β}，具体量化规则为：
15、α＝sgn(t),
16、(205)计算2比特量化训练序列t1与量化前训练序列t的互信息；
17、(206)以δa为搜索步进，在[amin,amax]范围内更新aq1的值为aq1+δa，返回步骤(204)，直到更新后的aq1大于amax，并以互信息最大化为准则，确定非均匀量化门限值aq1的最佳值aq1,opt；
18、(207)在2比特非均匀量化的最佳量化门限aq1,opt基础上，将amin设为量化门限aq2的初始值，aq1,opt设为量化门限aq3的初始值；
19、(208)以aq2和aq3为门限，对训练序列t进行3比特量化，得到t2＝{α,β,γ}，具体量化规则为：
20、α＝sgn(t),
21、(209)计算3比特量化训练序列t1与量化前训练序列t的互信息；
22、(210)以δa为搜索步进，在[amin,aq1,opt]范围内更新aq2的值为aq2+δa，在[aq1,opt,amax]范围内更新aq3的值为aq3+δa，返回步骤(208)，直到aq2和aq3的更新值超出范围，并以互信息最大化为准则，确定非均匀量化门限值aq2和aq3的最佳值aq2,opt和aq3,opt；
23、(211)在3比特非均匀量化的最佳量化门限aq1,opt、aq2,opt和aq3,opt基础上，将amin设为量化门限aq4的初始值，aq2,opt设为量化门限aq5的初始值，aq1,opt设为量化门限aq6的初始值，aq3,opt设为量化门限aq7的初始值；
24、(212)以aq4、aq5、aq6和aq7为门限，对训练序列t进行4比特非均匀量化，得到t3＝{α,β,γ,λ}，具体量化规则为：
25、
26、(213)计算4比特量化训练序列t1与量化前训练序列t的互信息；
27、(214)以δa为搜索步进，在[amin,aq2,opt]范围内更新aq4的值为aq4+δa，在[aq2,opt,aq1,opt]范围内更新aq5的值为aq5+δa，在[aq1,opt,aq3,opt]范围内更新aq6的值为aq6+δa，在[aq3,opt,amax]范围内更新aq7的值为aq7+δa，返回步骤(212)，直到aq4、aq5、aq6和aq7的更新值超出范围，并以互信息最大化为准则，确定非均匀量化门限值aq4、aq5、aq6和aq7的最佳值aq4,opt、aq5,opt、aq6,opt和aq7,opt。
28、进一步的，步骤3中对数字接收信号y(n)进行n比特非均匀量化，具体过程为：
29、利用步骤2中得到的非均匀量化的最佳量化门限aqi,opt,i＝1,2,…2n-1-1对数字接收信号y(n)进行n比特非均匀量化，得到1比特符号位与n-1比特幅度位的yq(n)。
30、进一步的，步骤6的具体方式为：
31、以粗定时同步结果为接收信号起点，将量化后的接收信号yq(n)与本地量化训练序列tq(n)进行互相关运算，得到互相关值v，公式如下：
32、
33、其中l表示训练序列的长度；
34、将互相关值v与判决门限vth进行比较，若v≥vth，则判定完成同步。
35、本专利技术的有益效果在于：
36、1、降低了ofdm同步系统定时同步的计算复杂度：本专利技术通过低比特量化的方式将adc输出数据量化为1比特符号位与n-1比特幅度位，并利用符号位的异或运算和幅度位的加法运算代替相关运算的复数乘法运算以降低计算与硬件实现的复杂度。
37、2、提高了低比特量化ofdm系统定时同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低比特非均匀量化的低复杂度OFDM同步实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低比特非均匀量化的低复杂度OFDM同步实现方法，其特征在于，步骤2具体过程包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种低比特非均匀量化的低复杂度OFDM同步实现方法，其特征在于，步骤3中对数字接收信号y(n)进行N比特非均匀量化，具体过程为：
4.根据权利要求1所述的一种低比特非均匀量化的低复杂度OFDM同步实现方法，其特征在于，步骤6的具体方式为：
【技术特征摘要】
1.一种低比特非均匀量化的低复杂度ofdm同步实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低比特非均匀量化的低复杂度ofdm同步实现方法，其特征在于，步骤2具体过程包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张延洞，张金波，刘丽哲，国晓博，焦利彬，王皓月，张豪，宋祥宇，乔健，庞亚闪，巩乃成，杜昊阳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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