[发明专利]一种正交频分复用系统到达时间估计方法

说明书

本发明公开了一种正交频分复用系统到达时间估计方法，该方法包括粗时间同步、时频转换、信道估计、相位旋转计算、到达时间计算。接收端使用短训练序列进行相关计算，根据相关峰值判断出信号的粗到达时间T1；时频转换根据粗时间同步结果对长训练序列做快速傅里叶变换得到其频域结果LTS1；信道估计模块将存储在本地的长训练序列频域结果LTS2与接收到的长训练序列频域结果做相关运算，得到信道估计结果；相位旋转计算对信道估计结果进行相位计算，计算出两端相位差并去除相位模糊；根据两端相位差计算出粗时间同步后的时间偏差T2，T1+T2即真正到达时间。本发明可以提高OFDM信号到达时间的估计精度，进而提高OFDM系统节点间对时和定位精度。

技术领域

本发明属于通信技术领域。

背景技术

正交频分复用(OFDM)通信技术是一种多载波通信方式，其原理是将高速串行数据信号转换成低速的并行信号，在相互正交的子载波上进行传输，从而使每个子载波上的数据符号长度相对增加，可以有效减少多径引起的符号间干扰。同时，由于OFDM系统各载波间的离散正交性，各子信道之间相互重叠，其频谱利用率相对较高。

由于OFDM系统需要在接收端进行FFT变换，错误的到达时间估计会导致FFT起始时间错误，进而导致严重的误码率性能下降。精确的系统到达时间估计可以为节点间提供高精度的对时服务，高精度的对时可以进一步提高节点间的相互定位精度。因此，为了在接收端得到更好的解调、对时以及测距性能，需要对OFDM信号进行精确的到达时间估计。在突发传输中，OFDM系统在帧头部插入已知的训练序列，利用训练序列的自相关性可以得到粗略的到达时间估计；定时偏差会导致FFT结果的相位旋转，通过对FFT结果相位旋转值可反演出定时偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正交频分复用系统到达时间估计方法，通过计算因采样偏差导致的训练序列频域相位旋转值，估计出OFDM信号到达接收机的精确时间，以提高系统接收机解调性能，改善系统对时、定位精度。本发明对应的OFDM系统必须包含图1中训练序列，其帧结构须与图1类似，OFDM帧最前端传输训练符号M个短训练序列，短训练序列后必须有一个长训练序列。训练符号是一组自相关性较强的特定序列，不包含有效信息。

本发明的实现过程如下：

步骤1：粗时间同步对短训练序列进行相关计算，根据相关峰值判断出信号的粗略到达时间T1；

步骤2：时频转换模块根据粗时间同步结果判断出长训练序列开始时间，对长训练序列做快速傅里叶变换得到其频域结果LTS1；

步骤3：信道估计模块根据存储在本地的长训练序列频域结果LTS2，将其与接收到的长训练序列频域结果LTS1做相关运算，得到信道估计结果；

步骤4：相位旋转计算对信道估计结果进行相位计算，计算出两端相位差并去除相位模糊，根据两端相位差计算出粗时间同步后的时间偏差T2；

步骤5：T1+T2即真正到达时间。

进一步的，所述步骤1中粗时间同步使用本地存储的短训练符号，使用乘法器与接收信号进行共轭相乘相关运算，根据结果峰值判断粗略到达时间T1。

进一步的，根据所述到达时间估计出长训练序列的开始时间，并对长训练序列进行快速傅里叶变换，得到长训练序列频域结果LTS1。

进一步的，接收端将本地存储的长训练序列频域结果LTS2与长训练序列频域结果LTS1进行共轭相乘相关运算，得到信道估计结果。

进一步的，对所述信道估计结果进行相位计算，计算出因粗到达时间估计偏差导致的相位旋转。

进一步的，所述相位旋转计算方法为：当粗略到达时间偏差大于一个码元周期时，相位旋转超过2π周期，导致相位出现周期相位模糊，使用过零判断方法去除相位模糊，即每当前后相位差大于2π时，后续相位增加2π。