一种多入多出-正交频分复用系统同步方法

摘要

本发明公开了一种MIMO-OFDM同步方法，它通过利用IFFT变换的特性，将发射端各天线插入的训练序列，在各发射天线到达接收天线信号延迟不同时，叠加后仍然可以得到两个相同的半段序列。在接收端的时域进行时间粗同步，频域进行时间精同步；收端时间同步取得后，可容易的取得频率同步。由于本发明通过在发端插入偶位均为零，奇位均为训练序列的同步符号，可以区分不同时延，适用于分布式MIMO系统。因此它具有易于实现，实用性强，应用面广等多种优点；同时它又具有带宽占用少，频谱利用率高的优点。

主权项

1、一种多入多出-正交频分复用同步方法，它由发端和收端两部分组成，具体步骤如下：发端对发射信号的处理步骤如下：步骤1：定义发射天线的个数为M，M取正整数，且M的数目大于1；选择M个长均为N₁的PN序列b_m[k]，N₁取正整数；将这个PN序列b_m[k]尾部加一个“1”，构成长度为Q的序列c_m(k)，k∈[0，Q-1]，m∈[1，M]；此时的c_m(k)取值为复数形式，即c_m(k)∈{1+j，-1-j}；步骤2：将步骤1得到的序列c_m(k)进行插零处理，生成每个天线发射的训练序列T_m(i)，i∈[0，N-1]，N为OFDM系统的FFT点数，且取正整数；插零处理的具体做法是：序列c₁(k)的第一个信息c₁(1)，插入到第一个发射天线的训练序列T₁(i)的第一位；序列c₁(k)的第二个信息c₁(2)，插入到训练序列T₁(i)的第2M+1位；第三个信息c₁(3)插入到T₁(i)的第4M+1位，以此类推，直到第k个信息c₁(k)插入到T₁(i)的第2(Q-1)M+1位，训练序列T₁(i)的其余位均插零；对第二个发射天线而言，序列c₂(k)的第一个信息c₂(1)，插入到对应训练序列T₂(i)的第三位；序列c₂(k)的第二个信息c₂(2)，插入到训练序列T₂(i)的第2M+3位；第三个信息c₂(3)插入到训练序列T₂(i)的第4M+3位，以此类推，直到第k个信息c₂(k)插入到T₂(i)的第2(Q-1)M+3位，训练序列T₂(i)的其余位均插零；以此类推，序列c_M(k)的第一个信息c_M(1)，插入到第一个发射天线的训练序列T_M(i)的第2M-1位；序列c_M(k)的第二个信息c_M(2)，插入到训练序列T_M(i)的第2M+2M-1位；第三个信息c_M(3)插入到T_M(i)的第4M+2M-1位，以此类推，直到第k个信息c_M(k)插入到T_M(i)的第2(Q-1)M+2M-1位，训练序列T_M(i)的其余位均插零；这里的N和发射天线数M之间必须满足：N＝2MQ；步骤3：将步骤2得到的训练序列T_m(i)对应插入数据序列1到数据序列m中；具体插入方法是：训练序列T₁(i)插入到第一个天线上的数据序列1中，训练序列T₂(i)插入到第二个天线上的数据序列2中，以此类推，直到训练序列T_M(i)插入到第M个天线上的数据序列M中；T_m(i)插入各天线数据序列的位置均是相同的，然后将插入后的序列，进行IFFT运算，得到的结果再进行加循环前缀CP处理，这样得到的结果再进行组帧处理后，由各射频天线发射出去；收端对接收信号的处理步骤如下：步骤4：在第p路接收天线上，将接收到的发端发射的序列，通过一个大小为N的滑动窗，p∈[1，P]，P是接收天线数，取正整数，且大于1；将窗口中的数据r_i分为前后两个半段，前半段是r_i，0≤i≤N/2-1，后半段是r_i，N/2≤i≤N-1；将这两个半段序列前面τ长度的信息都去掉，用后面的信息对应求相关，得到相关值φ(d)，d表示时间偏移，取正整数：$\phi \left(d\right)=\underset{i=\tau }{\overset{N/2-1}{\Sigma }}(r_{d+i}^{*}·r_{d+N/2+i})---\left(2\right)$步骤5：将步骤4得到的相关值φ(d)进行归一化处理，得到一个相关峰M(d)：$M\left(d\right)=\frac{2·\left|\phi \left(d\right)\right|}{{\left(R\left(d\right)\right)}^2}---\left(3\right)$其中，R(d)为进行公式(2)运算的信息功率之和$R\left(d\right)=\underset{i=\tau }{\overset{N/2-1}{\Sigma }}{\left|r_{d+i}\right|}^2+\underset{i=\tau +N/2}{\overset{N-1}{\Sigma }}{\left|r_{d+i}\right|}^2---\left(4\right)$步骤6：然后设置一个硬判门限和长度为N的滑动窗，将从相关峰M(d)中超过门限的时间偏移点所对应的滑动窗中的序列开始，连续将L个长度为N的序列选出，设这段序列为g_i(t)，i＝0，1，...，L-1，t＝0，1，...，N-1；记录超过门限的时间偏移点为，L取正整数，且其取值大于1；步骤7：将步骤6得到的L个长度为N的序列g_i(t)，分别进行FFT运算，得到G_i(k)，i＝0，1，...，L-1，k＝0，1，...，N-1：$G_i\left(k\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{g}_i\left(n\right)e^{-2\mathrm{\pi jnk}/N}---\left(5\right)$步骤8：然后将步骤7得到的序列G_i(k)，按照发端步骤2中插入训练序列的方式，将对应位置的信息抽取出来，具体的抽取方式为：检测第一路发射天线发射的信息到达第p路接收天线的时间精同步点，将G_i(k)中第一位，第2M+1位，第4M+1位，以此类推到第2(Q-1)M+1位信息抽取出来；检测第二路发射天线发射的信息到达第p路接收天线的时间精同步点，将G_i(k)中第三位，第2M+3位，第4M+3位，以此类推到第2(Q-1)M+3位信息抽取出来；以此类推，检测第M路发射天线发射的信息到达第p路接收天线的时间精同步点，将G_i(k)中第2M-1位，第2M+2M-1位，第4M+2M-1位，以此类推到第2(Q-1)M+2M-1位信息抽取出来；和本地序列c_m(k)进行相关相乘，就可以得到第m路发射天线信号的时间精同步点${\hat{\theta }}_{2,m,p}=\underset{i}{\arg \max }\{\underset{j=0}{\overset{Q-1}{\Sigma }}{G}_i^{*}(2m-1+2\mathrm{jM})·c_m\left(j\right)\}---\left(6\right)$其中，G_i^*(2m-1+2jM)表示对G_i(2m-1+2jM)求共轭的结果；步骤9：将步骤6得到的时间偏移点与步骤8得到的时间精同步点求和，得到第m路发射天线发射的信号到达第p路接收天线的时间同步点：${\hat{\theta }}_{m,p}={\hat{\theta }}_{1,p}+{\hat{\theta }}_{2,m,p}---\left(7\right)$步骤10：由步骤9得到时间同步点后，得到时间调整后的信息；再将时间调整后的信息进行频率同步，得到频率同步处理后的信息；然后将频率同步处理后的信息进行去循环前缀CP处理；将去循环前缀CP处理后的信息再进行FFT处理。