一種單載波mimo系統(tǒng)的時(shí)域?qū)ьl及其同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種單載波多入多出（Multiple-Input Multiple-Output, ΜΙΜΟ)系統(tǒng) 的時(shí)域?qū)ьl方法及與之對(duì)應(yīng)的同步方法，屬于無(wú)線通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)大部分與多載波正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技術(shù)相結(jié)合，但OFDM具有較高峰均比，對(duì)頻率偏移和相位 噪聲很敏感等問(wèn)題。相比較而言，單載波（Single Carrier, SC)技術(shù)降低了峰均比及對(duì)頻 偏和相位噪聲的敏感性，因此與SC相結(jié)合的MMO系統(tǒng)也受到了廣泛關(guān)注。雖然不如OFDM 系統(tǒng)那樣敏感，但是對(duì)于單載波MIMO系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，采樣頻偏、抽樣頻偏和相位噪聲對(duì)系統(tǒng)的 性能影響也是不可忽略的。通常的解決辦法是通過(guò)在數(shù)據(jù)中插入導(dǎo)頻來(lái)進(jìn)行頻偏估計(jì)和相 位跟蹤。
[0003] 現(xiàn)有的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)方案主要有兩種：一種是時(shí)域?qū)ьl，即在數(shù)據(jù)中插入已知的時(shí)域 序列用來(lái)進(jìn)行頻偏估計(jì)和相位糾正。一種典型的單載波系統(tǒng)的時(shí)域?qū)ьl設(shè)計(jì)方案是在數(shù)據(jù) 中插入單個(gè)字（Unique Word, UW)，利用UW進(jìn)行同步，并同時(shí)利用UW代替循環(huán)前綴（Cyclic Prefix，CP)對(duì)抗多徑效應(yīng)。但是對(duì)于MMO系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般都需要經(jīng)過(guò)循環(huán)移位操作，這意 味著直接插入的UW將無(wú)法代替CP對(duì)抗多徑，也由此會(huì)引入符號(hào)間干擾，所以傳統(tǒng)的UW時(shí) 域?qū)ьl設(shè)計(jì)方案并不適用于單載波MIMO系統(tǒng)。另一種常用單載波導(dǎo)頻方案則是在頻域進(jìn) 行導(dǎo)頻設(shè)計(jì)，但一般要求在發(fā)射端加入FFT和IFFT操作的模塊，因此與時(shí)域?qū)ьl相比，頻域 的導(dǎo)頻會(huì)增加系統(tǒng)發(fā)射端的復(fù)雜度。此外，單載波MMO系統(tǒng)的時(shí)域?qū)ьl設(shè)計(jì)還存在不同天 線之間的導(dǎo)頻相互干擾的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種適用于單載波MMO 系統(tǒng)的時(shí)域?qū)ьl方法，包括導(dǎo)頻位置及訓(xùn)練序列設(shè)計(jì)，并給出在此時(shí)域?qū)ьl設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上可 以采用的同步方法，進(jìn)行頻偏估計(jì)和相位跟蹤。
[0005] 技術(shù)方案：為了消除不同天線之間信號(hào)的相關(guān)性，以及消除不希望有的波束成形 效應(yīng)，MMO系統(tǒng)中不同天線上的信號(hào)一般都需要進(jìn)行循環(huán)移位操作（CSD)。此外，為對(duì)抗多 徑，避免符號(hào)間干擾，發(fā)射端還需要插入CP。本發(fā)明在進(jìn)行星座點(diǎn)映射之后，做CSD操作之 前插入導(dǎo)頻。
[0006] 本發(fā)明提出一種單載波MMO系統(tǒng)的時(shí)域?qū)ьl方法，包括以下步驟：
[0007] (1)生成要插入的訓(xùn)練（TS)序列；
[0008] (2)每隔相同的數(shù)據(jù)符號(hào)數(shù)在數(shù)據(jù)塊中插入TS序列，所述每個(gè)數(shù)據(jù)塊中插入的TS 序列不少于一個(gè)；
[0009] (3)對(duì)插入TS序列的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行CSD操作和空間映射后，在變換后的數(shù)據(jù)塊前插 入CP，所述CP的最后幾位是該數(shù)據(jù)塊中插入的TS序列。
[0010] 所述同一個(gè)數(shù)據(jù)流中各數(shù)據(jù)塊插入的TS序列相同，所述不同數(shù)據(jù)流中插入的TS 序列不同。
[0011] 所述TS序列采用ZCZ序列，由于ZCZ序列具有良好的自相關(guān)和互相關(guān)特性，采用 ZCZ序列可以降低不同天線之間導(dǎo)頻間相互干擾帶來(lái)的影響。
[0012] 本發(fā)明同時(shí)提出一種用于實(shí)現(xiàn)單載波MIMO系統(tǒng)時(shí)域?qū)ьl的發(fā)送裝置，包括時(shí)域 導(dǎo)頻模塊、CSD模塊、空間映射模塊和CP插入模塊，其中時(shí)域?qū)ьl模塊用于生成TS序列，并 在數(shù)據(jù)塊中均勻插入TS序列；CSD模塊用于對(duì)插入TS序列的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行CSD操作；空間映 射模塊用于對(duì)CSD操作后的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行空間映射；CP插入模塊用于在空間映射后的數(shù)據(jù)塊 前插入CP。
[0013] 本發(fā)明還提出一種基于單載波MMO系統(tǒng)時(shí)域?qū)ьl的同步方法，以數(shù)據(jù)塊為單位 進(jìn)行載波頻偏估計(jì)和相位跟蹤，包括以下步驟：
[0014] (1)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行FFT、均衡和IFFT變換，估計(jì)數(shù)據(jù)塊中每個(gè)TS序列中 心符號(hào)處的相位誤差；
[0015] 對(duì)接收到的時(shí)域信號(hào)y [i]，i = 1，2,. . .，N做N點(diǎn)的FFT得到頻域信號(hào)Y [k]，k = 1，2，···，Ν，即：
[0016]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種單載波MIMO系統(tǒng)的時(shí)域?qū)ьl方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 生成要插入的TS序列； (2) 每隔相同的數(shù)據(jù)符號(hào)數(shù)在數(shù)據(jù)塊中插入TS序列，所述每個(gè)數(shù)據(jù)塊中插入的TS序列 不少于一個(gè)； (3) 對(duì)插入TS序列的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行CSD操作和空間映射后，在變換后的數(shù)據(jù)塊前插入 CP，所述CP的最后幾位是該數(shù)據(jù)塊中插入的TS序列。
2. 如權(quán)利要求1所述的單載波MIM0系統(tǒng)的時(shí)域?qū)ьl方法，其特征在于，所述同一個(gè)數(shù) 據(jù)流中各數(shù)據(jù)塊插入的TS序列相同，所述不同數(shù)據(jù)流中插入的TS序列不同。
3. 如權(quán)利要求1所述的單載波MIM0系統(tǒng)的時(shí)域?qū)ьl方法，其特征在于，所述TS序列采 用ZCZ序列。
4. 一種用于實(shí)現(xiàn)單載波MM0系統(tǒng)時(shí)域?qū)ьl的發(fā)送裝置，其特征在于，包括時(shí)域?qū)ьl模 塊、CSD模塊、空間映射模塊和CP插入模塊，其中 時(shí)域?qū)ьl模塊用于生成TS序列，并在數(shù)據(jù)塊中均勻插入TS序列； CSD模塊用于對(duì)插入TS序列的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行CSD操作； 空間映射模塊用于對(duì)CSD操作后的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行空間映射； CP插入模塊用于在空間映射后的數(shù)據(jù)塊前插入CP。
5. -種基于單載波MIM0系統(tǒng)時(shí)域?qū)ьl的同步方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 對(duì)接收到的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行FFT、均衡和IFFT變換，估計(jì)數(shù)據(jù)塊中每個(gè)TS序列中心符 號(hào)位置處的相位誤差； (2) 利用CP中的TS序列進(jìn)行移位，對(duì)移位后的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行FFT、均衡和IFFT變換，估 計(jì)數(shù)據(jù)塊起始位置處的相位誤差； (3) 對(duì)數(shù)據(jù)塊中每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的相位誤差進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償。
6. 如權(quán)利要求5所述的基于單載波MIM0系統(tǒng)時(shí)域?qū)ьl的同步方法，其特征在于，所述 每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)相位誤差估計(jì)的方法為： 設(shè)NTS為TS序列的長(zhǎng)度，ND為相鄰TS序列之間的數(shù)據(jù)符號(hào)數(shù)，M為數(shù)據(jù)塊中插入的TS序列的數(shù)量，s[i],i= 1，2,. . .，NTS表示插入的TS序列，= 1，2，...，/V表示接收到的 時(shí)域信號(hào)y[i]，i= 1，2,...，N經(jīng)N點(diǎn)FFT、均衡和IFFT變換后得到的時(shí)域信號(hào)，rm[i]，i=1，2,. . .，NTS，m= 1，2,. . .，M表示該變換后的數(shù)據(jù)符號(hào)塊中第m個(gè)TS序列的第i個(gè) 導(dǎo)頻符號(hào)，打以=1,2，...,況表示接收到的數(shù)據(jù)符號(hào){y[-NTS+l]，...，y[-l]，y[0]，y[l]， y[2]，. ..，y[i]，. . .y[N-NTS+1]}經(jīng)N點(diǎn)FFT、均衡和IFFT變換后得到的時(shí)域信號(hào)，則 數(shù)據(jù)塊中每個(gè)TS序列中心符號(hào)位置處的相位誤差為：
數(shù)據(jù)塊中起始位置處的相位誤差為：
數(shù)據(jù)塊中每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)的相位誤差為：
7. 如權(quán)利要求5所述的基于單載波MIMO系統(tǒng)時(shí)域?qū)ьl的同步方法，其特征在于，所述 相位誤差補(bǔ)償?shù)姆椒椋?br>其中，i[/]，/ =l，2，...，/V表示接收到的時(shí)域信號(hào)y[i]，i= 1，2,. . .，N經(jīng)N點(diǎn)FFT、均衡 和IFFT變換后得到的時(shí)域信號(hào)，0i，i= 1，2，...，N表示數(shù)據(jù)塊中每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的相位誤 差。
8. -種用于實(shí)現(xiàn)基于單載波MIM0系統(tǒng)同步的接收裝置，其特征在于，包括移位模塊、 FFT模塊、均衡模塊、IFFT模塊和相位校正模塊；其中 移位模塊用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行移位操作； FFT模塊用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)塊和移位后的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行FFT變換； 均衡模塊用于對(duì)FFT變換后的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行均衡； IFFT模塊用于對(duì)均衡后的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行IFFT變換； 相位校正模塊用于對(duì)IFFT變換后的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行相位誤差估計(jì)和補(bǔ)償。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于單載波MIMO系統(tǒng)的時(shí)域?qū)ьl設(shè)計(jì)方案，此設(shè)計(jì)方案包括時(shí)域?qū)ьl位置設(shè)計(jì)及訓(xùn)練序列設(shè)計(jì)。本發(fā)明在同一個(gè)數(shù)據(jù)流中每個(gè)數(shù)據(jù)塊中均勻插入若干個(gè)相同的ZCZ序列作為訓(xùn)練序列，在不同的數(shù)據(jù)流中插入的訓(xùn)練序列則不同。此外，本發(fā)明還公開(kāi)了一種適用該單載波MIMO系統(tǒng)時(shí)域?qū)ьl設(shè)計(jì)方案的導(dǎo)頻跟蹤和相位校正的簡(jiǎn)單算法。本發(fā)明公開(kāi)的單載波MIMO系統(tǒng)時(shí)域?qū)ьl設(shè)計(jì)方案和導(dǎo)頻跟蹤與相位校正算法對(duì)系統(tǒng)性能有提升。
【IPC分類】H04L27-00, H04L27-26, H04L27-38
【公開(kāi)號(hào)】CN104580057
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410842914
【發(fā)明人】何世文, 孫裕, 王宇, 王海明, 楊綠溪, 張軍, 洪偉, 江華
【申請(qǐng)人】江蘇中興微通信息科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日