专利名称：一种mimo－ofdm系统的同步方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通信系统的同步方法，尤其适用于多入多出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统。
背景技术：
OFDM技术能够克服信道的频率选择性衰落，MIMO技术可显著增加系统容量，对于移动通信数据速率和质量要求的提高促使OFDM技术和MIMO技术的结合。将两者结合的一个显著的优点在于，OFDM技术可以将宽带的频率选择性信道等效为多个并行的平坦性衰落信道，从而大大降低了MIMO技术带来的空时处理的复杂度。因此，MIMO-OFDM是超三代移动通信系统中最有前景的技术。
同步和信道估计是MIMO-OFDM系统应用研究的关键技术，定时估计可保证系统接收端在正确位置恢复发送信息，多径时延估计有利于简化系统中信道估计的复杂度。到目前为止，针对MIMO-OFDM系统同步的方法主要为两种一为设计区分天线的同步序列，并以此序列为基础进行同步；二为只在发送端和接收端之一采用多天线进行同步，可见MIMO-OFDM系统的同步方法欠缺，多为基于相关运算。另外，接收端对接收信号普遍进行非整数倍码片抽样，其会引起能量泄漏，同步方法中相关运算后相关峰值会相应地出现扩展。此时如果仍然仅保留相关峰值位置，对保证信道估计精度和系统性能有相当的难度。综合考虑以上因素，提供一种适用于MIMO-OFDM系统在非整数倍码片抽样下的同步方法是十分必要的。良好的同步方法必须在低复杂度的前提下保证高准确度，同时必须具备灵活性和实用性，以此为目标具有工程应用价值和前景。
发明内容
针对现有同步技术中存在的问题，本发明提出了一种MIMO-OFDM系统的同步方法，所述方法包括步骤(1)将本地序列与接收到的序列进行相关运算，得到相关峰值及其旁瓣；(2)将所述相关峰值及其旁瓣通过一阶无限冲击响应数字滤波器进行滤波；(3)当所述MIMO-OFDM系统在非整数倍码片抽样下时，对所述相关峰值及其旁瓣进行排序，保留相关峰值及其旁瓣相应位置作为时延位置信息；(4)当所述MIMO-OFDM系统在整数倍码片抽样下时，对所述相关峰值及其旁瓣进行排序，并去除相关峰值旁瓣，保留相关峰值位置作为时延位置信息，从而实现同步。
优选地，步骤(1)还包括步骤在进行相关运算之后，对所述得到的相关峰值及其旁瓣进行噪声估计处理，以简化噪声功率估计。
优选地，当所述相关峰值及其旁瓣小于噪声功率时，判定其位置不是最佳的定时位置，令相关值为零，以减少后续运算量；否则，保留所述相关峰值及其旁瓣。
优选地，步骤(1)还包括步骤接收信号经过分离器以提取出同步训练序列，并且将所述同步训练序列与本地训练序列进行相关运算。
优选地，所述同训练序列是一个OFDM符号。
本发明的方法不仅适用于系统在整数倍码片抽样下，而且也适用于系统在非整数倍码片抽样下进行多径时延信息的提取。它能提供完整的时延信息用于信道估计和均衡，进一步提高MIMO-OFDM系统的性能。
下面结合附图并参照具体实施方式
来描述本发明，其中图1是本发明提供的MIMO-OFDM系统同步框图。
具体实施例方式
根据本发明的基本构思，本发明的方法包括以下步骤(1)将本地序列和接收到的序列进行相关运算，本地序列是和发送端相同的同步训练序列进行IFFT变换后的序列；(2)利用噪声估计技术简化噪声功率估计。当相关值小于噪声功率时，判定其位置不是最佳的定时位置，令相关值为零，以减少后续运算量。否则，保留此处的相关值；(3)利用一阶IIR数字滤波技术平滑各帧相关值，实现长时平均处理，有效控制多径衰落信道带来的相关峰值漂移；(4)通过开关控制不同方式处理相关值；当系统在非整数倍码片抽样下时，开关选择进入通道1，对相关值进行排序；当系统在整数倍码片抽样下时，开关选择进入通道2，对相关值进行排序，并去除相关峰值旁瓣；(5)利用多径时延估计来保留相关峰值位置作为时延位置信息。
其中开关选择基于抽样和信道估计的要求来确定。
通过本发明对MIMO-OFDM系统进行同步，能提供整数和非整数抽样时延信息，同时能有效解决非整数倍码片抽样引起的能量泄漏问题，兼具灵活性和实用性，能保证精确的同步精度，提高MIMO-OFDM系统性能。
具体地说，本发明提出的MIMO-OFDM系统同步方法在一个时隙内进行即可完成功能。
图1是本发明提供的MIMO-OFDM系统同步框图，从中可见整个同步系统的信息处理流程，接收信号首先经过分离器以提取出同步训练序列，此序列与本地训练序列进行相关运算，其中通过噪声估计处理以简化后续操作，然后使相关值经过一阶IIR数字滤波器，以平滑各帧相关值。当系统在非整数倍码片抽样下时，开关选择进入通道1，对相关值进行排序，保留相关峰值及其旁瓣相应位置作为时延位置信息。当系统在整数倍码片抽样下时，开关选择进入通道2，对相关值进行排序，并去除相关峰值旁瓣，保留相关峰值位置作为时延位置信息。此时延位置作为多径时延信息提供给信道估计，从而提高系统性能。为不失一般性，同步训练符号为一个OFDM符号。
结合实例以证明本发明的高效性、可靠性和实用性。仿真条件是系统带宽20MRz，子载波总数为1024，循环前缀长度为216，信道模型为COST207室内信道，可检测径数为2，归一化多径时延位置为
，发送天线数为4，接收天线数为8，信道估计算法为时域LS算法。当接收端采用0.875倍码片抽样时，采用本发明提出的同步方法，误比特率(BER)在SNR≥4dB则可达到2×10-6。然而不采用本发明方法，即仅将估计得到的2径时延信息提供给信道估计，BER将始终接近于0.5，系统无法正常工作。
权利要求
1.一种MIMO-OFDM系统的同步方法，所述方法包括步骤(1)将本地序列与接收到的序列进行相关运算，得到相关峰值及其旁瓣；(2)将所述相关峰值及其旁瓣通过一阶无限冲击响应数字滤波器进行滤波；(3)当所述MIMO-OFDM系统处于非整数倍码片抽样时，对所述相关峰值及其旁瓣进行排序，保留相关峰值及其旁瓣相应位置作为时延位置信息；(4)当所述MIMO-OFDM系统处于整数倍码片抽样时，对所述相关峰值及其旁瓣进行排序，并去除相关峰值旁瓣，保留相关峰值位置作为时延位置信息，从而实现同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1)还包括步骤在进行相关运算之后，对所述得到的相关峰值及其旁瓣进行噪声估计处理，以简化噪声功率估计。
3.根据权利要求2所述的方法，当所述相关峰值及其旁瓣小于噪声功率时，判定其位置不是最佳的定时位置，令相关值为零，以减少后续运算量；否则，保留所述相关峰值及其旁瓣。
4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1)还包括步骤接收信号经过分离器以提取出同步训练序列，并且将所述同步训练序列与本地训练序列进行相关运算。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述同训练序列是一个OFDM符号。
全文摘要
本发明公开了一种MIMO－OFDM系统的同步方法，所述方法包括步骤(1)将本地序列与接收到的序列进行相关运算，得到相关峰值及其旁瓣；(2)将所述相关峰值及其旁瓣通过一阶无限冲击响应数字滤波器进行滤波；(3)当所述MIMO－OFDM系统处于非整数倍码片抽样时，对所述相关峰值及其旁瓣进行排序，保留相关峰值及其旁瓣相应位置作为时延位置信息；(4)当所述MIMO－OFDM系统处于整数倍码片抽样时，对所述相关峰值及其旁瓣进行排序，并去除相关峰值旁瓣，保留相关峰值位置作为时延位置信息，从而实现同步。
文档编号H04L1/04GK1972271SQ200610136098
公开日2007年5月30日 申请日期2006年10月19日 优先权日2006年10月19日
发明者张建华, 张平, 刘若菊, 周雯, 王坤季, 李超君, 刘宝玲 申请人:北京邮电大学, 北京三星通信技术研究有限公司