[发明专利]一种适用于OFDM时间同步的训练序列构造及同步算法

说明书

技术领域

本发明涉及OFDM技术领域，特别是涉及一种利用叠加训练序列进行时间同步的方法。

背景技术

OFDM是一种单用户多载波的调制方法，它的基本原理是将串行高速数据信号先转换成并行的低速子数据流，再使用相互正交的一组子载波构成的子信道来传输各个子数据流。OFDM子信道的频谱是相互重叠且正交的，因此，OFDM是一种频谱效率高的调制方式。与传统的均衡器比较，它最大的特点在于结构简单，因此可大大降低成本，且在实际应用中非常灵活，尤其对高速数字通信是一种非常具有前景的技术。

但是，实现OFDM系统存在技术上的难点，其中很重要的一条是系统对同步的要求很高，因为它对定时误差要比单载波技术敏感得多。符号定时偏差是指解调OFDM符号时，FFT窗口提前或者滞后。如果符号定时偏差过大，使定时的偏移量与最大时延扩展的长度之和小于循环前缀的长度，会产生符号间干扰，破坏OFDM符号的完整性，降低系统的性能。可以说，准确的符号定时偏差的估计是实现OFDM系统的关键。

图1是一个通用OFDM基带系统的框图。图1中发送端的串并转换、编码、映射、OFDM基带调制和叠加训练序列等模块，代表OFDM基带调制的过程；图1中接收端的串并变换、同步、OFDM基带解调、信道估计及信道补偿、逆映射及并串变换等模块，代表OFDM基带解调过程；图1中信道为多径信道；图1中的同步模块即是实现OFDM时间同步的部分。

常见的OFDM时间同步方案有两种：

(1)将训练序列作为导频的OFDM时间同步。该方法将训练序列作为数据信息单独占用一个数据发送单元，接收端通过对导频的相关运算获得相关峰值来实现时间同步的目的。参见文献：Sehmidl，Donald C Cox.Robust frequeney and timingsynehronizati on for OFDM.IEEE transaetions oncommunications.1997.45(12)：1613-1621。该方法虽然能够保证获得较好的同步性能，但由于导频占用了发射资源，降低了系统的传输效率。

(2)将训练序列叠加在数据上的OFDM时间同步。将训练序列叠加在传输数据上的同步方法节省传输资源提高传输效率。该方法通过将训练序列乘以一个功率分配因子后与传输数据叠加，减少了导频所需要的发射资源，提高了传输效率，但是该方法存在训练序列与传输数据互相干扰的问题。参见文献：Tufvesson F.，Faulkner M.，Hoeher P.，Edfors O..OFDM timeand frequency synchronization by spread spectrum pilot technique[J].Commun.Theory Mini-Conference.Jun，1999.vol.5：115-119。随后又有人提出将训练序列叠加在循环前缀上的方法，降低了训练序列与传输数据的干扰。参见文献：唐友喜，严春林.一种OFDM时间、频率同步方法[P].专利申请号02133996.1公开日2006年6月14日，公开号CN1259780C。但该系列方法由于降低了训练序列的能量，抗多径干扰方面的性能有所下降。

发明内容

本发明目针对现有技术的不足，提供一种训练序列结构及其相应的同步算法。本发明所述的OFDM同步训练序列采用叠加在传输数据循环前缀上的方法，不增加额外的传输开销，结合训练序列的结构，将时间同步分为粗同步和细同步。

按照本发明所述的同步方法基于所述训练序列结构及其同步算法，包括以下步骤：

A.在发端将编码序列取反后放在编码序列后，再对这两组序列进行复制后组成训练序列m(k)。

B.将训练序列叠加在基带OFDM信号的循环前缀上，并送入信道。

C.接收端将接收的信号进行移位相关运算，寻找相关峰值的位置。其中，信号经过信道会受到高斯噪声和多径效应的影响。

所述的步骤A包括：

将编码序列p1进行取负变换得到序p2，即p2＝-p1。将序列p2放在原编码序列p1之后，组成序列p3(k)＝[p1 p2]。将序列p3重复放置，形成训练序列m(k)＝[p3 p3]＝[p1-p1 p1-p1]。

其中，编码序列p1的选取具有一般性，通常选取相关性能优异的序列。p1的长度为循环前缀长度L的四分之一，不足时可以补0。

所述的步骤B包括：