多天线无线通信系统中的低复杂度定时同步方法

摘要

多天线无线通信系统中的低复杂度定时同步方法提供一种多天线无线通信系统中的低复杂度定时同步方法，能以较低的复杂度实现多天线无线通信系统定时同步；该方法为：假设发送端有N_T个发送天线，各个发送天线的同步序列以如下方式定义：记长为N的原始序列为a₀，a₁，...，a_N-1此序列可以任意选取，对该序列用N_T×N_T的正交矩阵W进行调制，得到调制后的序列：其中C为N×N_T的矩阵，其每一列为一个天线的发送同步序列；在接收端，为了实现定时同步，需要使用匹配滤波器对同步序列进行捕获，然后对匹配滤波器的输出进行搜索，找到最大输出，其最大输出对应的位置即为同步位置。

主权项

1.一种多天线无线通信系统中的低复杂度定时同步方法，其特征在于该方法为：假设发送端有N_T个发送天线，各个发送天线的同步序列以如下方式定义：记长为N的原始序列为a₀，a₁，...，a_N-1；此序列可以任意选取，对该序列用N_T×N_T的正交矩阵W进行调制，得到调制后的序列：其中C为N×N_T的矩阵，其每一列为一个天线的发送同步序列；在接收端，为了实现定时同步，需要使用匹配滤波器对同步序列进行捕获，然后对匹配滤波器的输出进行搜索，找到最大输出，其最大输出对应的位置即为同步位置；记发送天线i发送的信号为c_i，则第j个接收天线接收信号为：$r_j\left(k\right)=\underset{l=0}{\overset{L-1}{\Sigma }}\underset{i=1}{\overset{N_T}{\Sigma }}{h}_{j,i}(l,k)c_i(k-l)+n_j\left(k\right),j=\mathrm{1,2},...,N_R;$其中h_j，i(l，k)为第k时刻发送天线i和接收天线j之间的第l个多径分量的信道冲击响应，n_j(k)为第j个接收天线第k时刻的加性高斯白噪声AWGN；将连续N个时刻的接收信号表示成：r＝[r(k) r(k-1)…r(k-N+1)]^T，它是一个N×N_R的矩阵；k时刻N_R个接收天线的匹配滤波器输出非相干合并后的输出为：r_tmp和a_tmp是为标记方便引入的中间变量，其定义见上式；由于对N_R个接收天线匹配滤波器的输出进行了非相干合并，并且由于a_tmp的稀疏结构，使得以上的匹配滤波运算可以用多相方式实现；然后，对整个搜索区间内的非相干合并后的输出序列z＝(z₁，z₂，...，z_M)进行最大值搜索，即得到定时同步，即同步时刻τ由下式确定：τ＝arg max(z₁，z₂，...，z_M)；其中M为设定的搜索区间大小；z的各元素z_i(i＝1，2，...，M)为搜索区间中各时刻接收天线匹配滤波器输出的非相干合并结果。