[发明专利]一种多径信道下的OFDM定时同步检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种OFDM定时同步检测方法，特别是一种多径信道下的OFDM定时同步检测方法，属于数字无线通信传输技术领域。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术具有抗多径能力强、频谱利用率高、支持大容量信息传输等优点。在移动通信领域，OFDM是第四代地面移动通信的核心技术。在卫星通信领域，OFDM适用于宽带卫星通信信道下的高速数据传输，例如欧洲卫星标准DVB-SH设计了采用OFDM或TDM技术的混合地面与卫星的通信系统。

在OFDM通信系统中，将高速串行输入的数据流经过串并变换得到低速并行的子数据流，并通过子载波映射得到N_s路并行子数据流{X_k}。其中，每路子数据流的信息速率降低为输入数据流的1/N_s，符号周期扩展为输入数据流的N_s倍。然后，通过逆傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)将N_s路子数据流{X_k}调制到N_s个并行且相互正交的子载波上，其结果经过并串变换后得到OFDM符号。为了减小多径信道引入的符号间干扰(Inter-Symbol Interference,ISI)，在每个OFDM符号前添加其末尾N_g个采样作为循环前缀。因此，OFDM基带传输信号x_n表示为

其中，N_s为IFFT/FFT的大小(一般取2的整数次幂)，X_k(0≤k≤N_s-1)为第k个子载波上调制的数据信息，N_g为OFDM符号的循环前缀个数。

OFDM传输信号经历多径衰落信道后，通常存在由信道引入的符号定时偏差与载波频率偏差，故OFDM基带接收信号r(n)可表示为

其中，ε为未知的符号定时偏差，v为以子载波间隔归一化的载波频率偏差，w(n)为独立同分布的复高斯过程，h(m)为信道脉冲响应，L为信道的多径数。

在接收解调之前，需要通过符号定时同步确定接收信号的起始位置。常用的符号定时同步方法通常采用具有重复结构的前导符号进行定时估计，如S&C方法、Minn方法等。S&C方法采用时域具有两段重复结构的前导符号，通过对接收信号的前后两段进行共轭相关计算定时度量，表示为：

其中，d为长度为N_s的数据段中第1个采样数据的位置。由于循环前缀中包含前导符号的重复结构，该方法的定时度量存在平台，且定时估计性能较差。为了改善S&C方法的定时度量并提高定时估计准确性，Minn提出采用具有四段重复结构的前导符号C，满足C＝[B B -B -B]形式，其中B表示长度L_m＝N_s/4的前导数据段。Minn方法的定时度量表示为

Minn方法提高了S&C方法的定时估计准确性，但其定时度量仍存在多个峰值，在多径衰落信道下正确检测概率较低。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对多径衰落信道下OFDM接收机中传统符号定时同步算法的检测性能较差的问题，本发明提供了一种OFDM定时同步检测及其检测性能评估方法。首先通过基于加权差分相关的定时估计方法计算定时度量，然后根据满足系统要求的检测门限对该定时度量的两个峰值进行定时同步检测，其中，检测门限依据提供的定时同步检测性能评估方法进行设置。该方法只需要采用一个通用的具有重复结构的前导符号，在多径衰落信道下具有较好的检测性能，定时估计过程不受载波频偏的影响，且具有较低的实现复杂度，在多径衰落信道下，可以通过该方法评估OFDM定时同步检测方法的检测性能并设置满足系统检测概率与虚警概率要求的检测门限λ。

本发明的技术解决方案是：一种多径信道下的OFDM定时同步检测方法，步骤如下：

(1)设采样位置计数器d＝0；初始化长度为N_s/2的先进先出存储器，即FIFO，用于存储格式为R_fifo(d)＝{b_syn,d}的数据，其中b_syn为判断位置d的定时度量M(d)是否超过设定检测门限λ的标志位；