室内OFDM系统TOA训练符号构建及TOA估计方法与装置

摘要

本发明公开了一种室内OFDM系统TOA训练符号的构建及TOA的估计方法。本发明首先构建出用于进行TOA估计的训练符号，再由该TOA训练符号组成OFDM帧格式，从而进行TOA估计。该TOA估计的第一步是在接收端，提取出TOA训练符号，并进行预处理，消除第一径之外的其它多径在时延上的影响，使各个频域子信道上传输系数相同；第二步是对预处理后的数据进行FFT变换，第三步是对FFT变换之后的数据和训练符号的频域基本数据进行互相关运算；第四步是通过互相关函数的相位，估计出发射信号的第一径到达接收天线的时间。本发明与现有技术相比具有TOA估计精度高和复杂度低，且TOA估计的分辨率不受采样时钟限制的优点，可用于在不改变现有OFDM系统结构的情况下对室内进行定位或测距。

主权项

1.一种TOA的估计方法，包括如下步骤：(1)在接收端，从接收信号中提取出TOA训练符号的数据序列r_TOA；(2)对提取的TOA训练符号的数据序列r_TOA，进行预处理，即对提取的TOA训练符号数据按照G倍的采样率进行下采样，获得TOA训练符号的时域基本数据序列z_k，k＝0，1，..，M-1，是TOA符号基本数据序列的长度，表示取整，N为OFDM符号的长度，G表示OFDM符号的循环前缀长度；(3)对预处理后的时域基本数据序列z_k，进行FFT变换后得到频域基本数据序列D_n，n＝0，1，...，M-1；(4)对所述频域基本数据序列D_n进行互相关处理，即先将发端的TOA训练符号的频域数据S_n补偿到收端预处理之后的训练符号数据上，然后，将补偿之后的数据和补偿之后数据延迟l个单位的数据进行互相关运算，得到互相关函数对应的复数据R_TOA(l)；(5)通过计算复数据R_TOA(l)的相位值，估计出到达时间TOA，即发射信号的第一径到达接收天线的时间${\hat{\tau }}_0=\frac{\mathrm{angle}\left(R_{\mathrm{TOA}}\left(l\right)\right)}{2\mathrm{\pi l}}T$式中：函数angle(·)表示取复数据R_TOA(l)的相角，$R_{\mathrm{TOA}}\left(l\right)=\underset{n=0}{\overset{M-1}{\Sigma }}{D}_n·D_{n+l}^{*}·S_{n+l}·S_n^{*}$$=e^{-j\frac{2\mathrm{\pi l}}{T}{\tau }_0}\underset{n=0}{\overset{M-l}{\Sigma }}{\left|S_n\right|}^2·{\left|S_{n+l}\right|}^2·{\stackrel{···}{H}}_n·{\stackrel{···}{H}}_{n+l}^{*}$$=e^{-j\frac{2\mathrm{\pi l}}{T}{\tau }_0}\underset{n=0}{\overset{M-l}{\Sigma }}{\left|S_n\right|}^2·{\left|S_{n+l}\right|}^2·{\left|{\stackrel{···}{H}}^{\prime }\right|}^2$$\stackrel{···}{H}=[{\stackrel{···}{H}}_0,...,{\stackrel{···}{H}}_{M-1}]=\mathrm{FFT}\left\{h^{\prime }\right\}$h′＝[h₀′，h₁′，...，h_M-1′]${h_0}^{\prime }=\underset{i=0}{\overset{Q-1}{\Sigma }}{h}_i$h₁′＝h₂′＝...＝h_M-1′＝0${\stackrel{···}{H}}_0={\stackrel{···}{H}}_1=...={\stackrel{···}{H}}_{M-1}={\stackrel{···}{H}}^{\prime }$h_i，i＝0，1，...Q-1为信道第i径的复增益，Q是信道冲击响应中的等效路径数；T是OFDM符号有效持续时间；h₀′指多径信道中各径增益之和；h_i′，i＝0，1...M-1构成了一个基本序列h′；是序列h′经过FFT变换之后的序列。