[发明专利]一种基于本地序列互相关检测的OFDM系统抗干扰信号检测与同步方法

说明书

本发明涉及一种基于本地序列互相关检测的OFDM系统抗干扰信号检测与同步方法。利用接收信号与本地序列的互相关值的峰值作为信号检测与系统同步的判定依据，与接收信号的延时自相关相比，接收信号与本地序列的互相关值受信噪比、干扰信号的影响较小，因此算法能适应信号变化，可以有效缓解基于接收信号自相关方案存在的丢帧问题，也具有良好的对抗噪声和干扰的能力，能够防止干扰、噪声存在的条件下产生大量误同步的现象，具有良好的鲁棒性，相关性能已在实际系统中得到检验。

技术领域

本发明属于移动通信系统技术领域，尤其涉及一种OFDM系统抗干扰信号检测与同步方法。

背景技术

OFDM系统模型图如图1，系统发送的数据经过信道编码，QAM映射，IFFT和加CP等处理后得到OFDM信号，再经过无线信道传输。接收端先要对接收信号进行同步处理，估计并补偿符号定时和载波频率偏差，才能保证后续QAM解映射，信道解码等处理正确进行。

OFDM系统的同步主要包含符号定时同步和载波同步。符号定时同步的目的是使接收端获得相同的发端符号周期序列，以便能够确定FFT窗函数正确起始位置。在基于循环前缀的OFDM系统中，每个OFDM符号之前为了抵抗多径的影响而引入了循环前缀，因此，只要它的长度大于最大时延拓展，就可以尽可能的消除由于多径造成的符号间干扰。载波同步的目的是克服发射机与接收机的晶体振荡器不匹配、多普勒频移等因素导致的收发端频率偏移，使接收端与发射端在相同的载波频率下工作，从而确保子载波间的正交性消除载波间干扰。综上所述，OFDM系统对于符号定时同步的精度要求不高，而对于载波同步的要求则相对严格，这是因为OFDM符号由多个子载波信号叠加而成，各个子载波之间是利用正交性来区分。

在OFDM系统中，载波频偏一般采用子载波间隔对载波频偏进行归一化，从而载波频偏可以分为整数倍频偏和小数倍频偏，其中，整数倍频偏并不会导致子载波频率分量正交性的破坏，但是会导致循环移位从而使系统的BER性能显著下降，小数倍频偏会破坏子载波间的正交性，导致子载波间干扰。因此，频偏估计方法需要既能够估计整数倍频偏，也能估计小数倍频偏。

针对OFDM系统的同步问题，目前为止已经有许多这方面的研究。在实际系统中，一般采用基于训练序列的同步方法，训练序列虽然会降低系统的传输效率，但以牺牲一定的传输效率为代价来提高同步的速度、精度和稳定度是十分值得的。基于训练序列的OFDM系统同步方法中比较有名的是Schmidl算法、Minn算法和Park算法，这些方法的基本思想都是发送端发送具有特定重复结构的训练序列，接收端计算接收信号的延时自相关，在此基础上，利用自相关峰值及其相位信息分别实现符号定时同步和载波频偏估计。但是，当系统受到干扰时，这些方法基本不再适用，这是因为干扰信号(例如，单音干扰、多音干扰等)往往具备重复结构，从而会导致自相关的峰值检测失效。

发明内容

为了解决现有基于自相关峰值检测的OFDM同步方法易受到检测门限、干扰信号的影响产生虚同步或者误同步的情形，本发明特提出一种基于接收信号与本地序列互相关检测的OFDM系统抗干扰信号检测与同步方法，方法包括设计具有特定重复结构能够同时满足频偏粗估计和精估计的训练序列、接收信号与本地序列互相关计算、互相关峰值检测与频偏估计。该方法的创造点在于OFDM系统的同步性能不易受到检测门限、干扰信号的影响，且在低信噪比条件下也具备很好的同步性能，能够同时解决频偏粗估计与精估计问题，且具有很好的稳定性和估计精度，特别的，提供了一种接收信号与本地序列互相关值的低复杂度计算方法，便于硬件实现。

假设N为OFDM的IFFT(FFT)点数，Nu为非虚子载波数目，在每个OFDM符号前加入长度为NG的循环前缀。X(k)表示调制在第k个子载波上的频域符号。那么，发送端基带OFDM时域采样信号x(n)可以表示为