[发明专利]一种多入多出－正交频分复用系统同步方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，它特别涉及多入多出-正交频分复用(MIMO-OFDM)同步技术。

背景技术

OFDM由于具有数据传输速率高，抗多径干扰能力强，频谱效率高等优点，越来越受到重视。它已成功用于有线、无线通信。如：DAB(Digital Audio Broadcasting)、DVB、EEE802.11a及HyperLAN/2中，在目前正在制定的IEEE802.16中，也大量涉及了OFDM技术。OFDM这种新的调制技术也可用于新一代的移动通信系统中。使用OFDM技术将大大提高新一代移动通信系统的传输数据率和频谱效率，且具有很好的抗多径能力，见文献：Bingham，J.A.C.，“Multicarrier modulation for data transmission：an idea whose time has come，”IEEECommunications Magazine，Volume：28 Issue：5，May 1990，Page(s)：5-14和文献：Yun Hee Kim；Iickho Song；Hong Gil Kim；Taejoo Chang；Hyung Myung Kim，“Performance analysis of a coded OFDM system in time-varyingmultipath Rayleigh fading channels，”Vehicular Technology，IEEE Transactions on，Volume：48 Issue：5，Sept.1999，Page(s)：1610-1615所述。

OFDM技术的弱点之一是对时间和频率同步的要求特别是频率同步要求比单载波系统要高得多。一般要求采用OFDM技术的系统在接收端频率偏移不超过其子载波间隔的2％，见文献van de Beek，J.J.；Sandell，M.；Borjesson，P.O.，“ML estimation of time and frequency offset in OFDMsystems，”Signal Processing，IEEE Transactions on，Volume：45 Issue：7，July 1997，Page(s)：1800-1805所述。

在未来的宽带无线通信系统中，存在两个最严峻的挑战：多径衰落信道和带宽效率。OFDM通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道，从而减小了多径衰落的影响。而MIMO技术能够在空间中产生独立的并行信道同时传输多路数据流，可以有效地增加系统的传输速率。这样，将OFDM和MIMO两种技术相结合，构成MIMO-OFDM，就能达到两种效果：一种是系统具备很高的传输速率，另一种是通过分集达到很强的可靠性。见文献H.Sampath，S.Talwar，J.Tellado，et al.“A Fourth-Generation MIMO-OFDM：Broadband WirelessSystem：Design，Performance，and Field Trial Results”.IEEE Communications Magazine，Vol.40，No.9，Sept.2002，pp.143-149所述。

OFDM技术的弱点之一是对同步误差很敏感，因此MIMO-OFDM系统同样对同步误差很敏感。一般来说，同步分为时间同步和频率同步。在多径环境下，OFDM对时间同步要求很高，这也是MIMO-OFDM系统对时间同步的要求，频率同步方面，由于MIMO-OFDM系统可以视为N个并行的MIMO子系统，因此频偏所引入的ICI会恶化每个子载波的信噪比，从而恶化整个MIMO-OFDM通信系统的性能，见文献A.Stamoulis；S.N.Diggavi；N.Al-Dhahir，Intercarrier interference in MIMO OFDM，Signal Processing，IEEE Transactions on，Volume：50，Issue：10，Oct，2002，pp.2451-2464所述。MIMO-OFDM系统中，同步模块的位置见图1。时间同步的目的是在收到的串行数据流中找出各个OFDM符号的边界；而频率同步的目的是求出并纠正收端的频率偏移。