[发明专利]正交频分复用系统的同步方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其是涉及正交频分复用(OFDM)通信系统中的同步方法。

背景技术

正交频分复用(OFDM)技术以其高效的频谱利用率、良好的抗多径衰落性能而被认为是第四代移动通信4G的核心技术之一。目前OFDM技术已经在非对称数字用户线(ADSL)、数字音频广播(DAB)和数字电视广播(DVB)、IEEE 802.11、IEEE 802.16以及电力线宽带数据通信等领域得到了广泛应用。

OFDM的基本原理就是把高速的数据流通过串并转换，分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻无线信道的多径延迟扩展的影响。并且还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度地消除由于多径带来的符号间干扰(ISI)。而且，一般都采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避免由多径带来的信道间干扰(ICI)。

OFDM通信系统原理如图1所示。图1中在OFDM系统的发送端，输入为二进制比特流或图像或随机序列a_n；然后，采用正交幅度调制(QAM)或相移键控调制(PSK)对a_n进行一次预调制，得到频域信号X(n)，再经串并变换和快速傅立叶反变换(IFFT)后得到时域信号x(n)，该时域信号经并串变换、数模转换和低通滤波器后得到实际发送信号s(t)。在OFDM系统的接收端，实际上进行的是上述发送端的逆过程。

对图1的OFDM通信系统中的时域信号x(n)进行功率归一化，得到OFDM通信系统的时域抽样序列{x_n}如下：

xn=1nΣk=0N-1Xkexp(j2πknN),n=0,1,......,N-1---(1)]]>

其中N为子载波数，X_k表示第k个子载波上的调制数据，j表示

OFDM优势的前提是要保证其正交性，一旦正交性得不到满足，受码间干扰和信道间干扰的影响，性能将急剧恶化。这样同步对于OFDM信号来说就非常重要。

传统的同步分为“分组检测”和“符号同步”两个分离的步骤。

一般OFDM系统都会设计前导结构来帮助同步的完成。如IEEE 802.11a系统，如图2所示。T1到T10为长度为16的相同短训练序列。LTS1和LTS2同为长度为64的长训练序列符号。短训练符号和长训练符号之间的GI2是长度32样点的循环前缀，这是为了保证长训练符号不受短训练符号码间干扰(ISI)的影响。

OFDM接收机利用前导中短训练符号的周期性，实现了基于延迟相关(自相关)的“分组检测”算法。