[发明专利]一种正交频分复用系统中实现同步的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种正交频分复用(OFDM)系统，尤其涉及一种OFDM无线接收系统中实现同步的方法，属于无线或有线通信领域。

背景技术

随着数字信号处理技术和高速器件的发展，正交频分复用(OFDM)在DVB、DSL和WLAN等系统中得到了成功的应用。OFDM在频域把频谱分成若干个正交的子信道，各子信道的载波相互重叠，提高了频谱利用率。由于各子信道的带宽相对较窄，因此对整个发射带宽信号来讲频率选择性信道对于各个子信道信号来讲是平坦衰落的，均衡可对每个子载波分别进行，大大简化了接收机结构。由于OFDM具有频谱利用率高、均衡简单的优点，非常适合于高速的有线和无线传输，因此得到了广泛研究。

与单载波系统相比，OFDM在具有以上优点的同时，也有着自身的缺点：对频率偏移非常敏感。为了采用OFDM技术，载波偏差与子载波间隔相比较，必须很小，否则OFDM的解调性能将受到很大影响。然而由于收发信机频率稳定度和用户的高速移动等影响，这一要求很难得到满足，必须采用先进的信号处理技术来估计并补偿这种频偏。同时，OFDM系统的码元定时必须落在循环前缀(CP)允许的范围内，否则FFT解调窗口内将包含非当前码元的信息，将引起码元间的干扰。因此，有效的定时同步对OFDM也相当重要。

利用已知的信息进行同步分析，如CP信息，是当前比较流行的处理方法，如van de Beek J J等在97年IEEE Trans.SP第7期发表的文章“MLEstimation of Time and Frequency Offset in OFDM System”。同样也有文献介绍利用附加信息进行同步的方法，如Schmidl等在1996年6月20号在美国申请的申请号为666237，公开号为US 5732113的“Timing andfrequency synchronization of OFDM signals”专利，该专利提出了利用两个同步前导符号进行符号、频率同步的方法，第一个同步符号中包含两个完全相同的部分(频域特征为偶数的载波全为0)，使用相关的方法可以得到码元同步信息，利用同步时刻输出的相位信息对频偏进行校正，但频偏估计范围小于一个子载波间隔。利用第一次估计出来的频偏对两个前导符号进行频率补偿然后进行FFT运算，利用前后两个前导符号在频域的特征对整数倍子载波频偏进行估计，将两次估计的频偏相加即得到最终的频偏估计结果，实现了OFDM系统的同步。但是由于频偏估计精度不高，在信道均衡后必须加相位跟踪，否则将引起星座图的旋转，导致系统的性能下降。

赖纳·博特等2002年1月29号在加拿大申请的申请号为02806607.3，公开号为CA 1531808A的“OFDM接收机的频率和时间同步化的方法”提出了在时间、频率两维窗口内进行搜索以得到时间和频率的同步方法。该方法首先确定时间同步和频率同步的窗口，但这要利用一些先验信息，比如最大频偏范围，最大时延范围等，然后用每一个可能的时间和频率组合来对接收信号进行解调，均衡，判断。当同步没有误差或者误差很小时，解调信号中的误差最小。该方法避免了使用过多的符号进行同步，提高了系统资源利用率，然而这是以两维搜索的巨大运算量换得的，同时该方法得不到频偏的闭式解。由此得出，现有技术存在的缺陷有待于进一步的改进和发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种正交频分复用系统中实现同步的方法，即提供一种OFDM通信系统中时间一次同步、频偏估计、时间二次同步、时间二次同步后处理的方案，从而使得OFDM接收系统在以较小系统资源的代价下通过低复杂度算法实现码元同步，且所加的时间同步后处理模块，只是利用了另一种方法取代已有的去CP的方法，并没有增加复杂度，但是却使得接收机的性能得到了明显改善。

为解决上述技术问题，本发明提供一种在正交频分复用系统中实现同步的方法，包括如下步骤：

(1)在发送端构造前导/同步序列，将发送天线上的正交频分复用数据符号与所述前导/同步序列分别组帧后并同时发射，所述前导/同步序列包括循环前缀及至少一个前导符号，所述前导符号由重复的长度相同的PN序列构成；

(2)基于接收天线，利用正交频分复用数据符号中的循环前缀进行有效符号长度的相关，得到的相关结果对相关序列能量进行时域一次处理，得到一次同步后的最佳同步点的集合；

(3)基于前导/同步序列进行时域频偏估计，并进行频偏补偿；