(n) =aR(T)sinc(feTc〇h)sin<l)e+nQ似
[0116] 式中a表示輸入信號(hào)的幅度，I為接收到的訓(xùn)練序列與本地訓(xùn)練序列之間的相位 差，f。表示接收信號(hào)的載波頻率與本地載波頻率的差值，4。為兩者之間的相位差，Ttuh表示 相干積分的時(shí)間，R(t)代表最大值為1的ZC序列自相關(guān)函數(shù)，ni和ng分別表示I路和Q路 的噪聲。不考慮噪聲影響，則當(dāng)檢測(cè)到訓(xùn)練序列A時(shí)（I=0)，此時(shí)的檢測(cè)判定值可W表示 為： 陽(yáng)117] V=A妒=a2|sinc(feTcJ|2 做 陽(yáng)118] 通過上式可W看出，載波頻率偏差f。會(huì)對(duì)最終的時(shí)間度量引入|sinc(fJcJI2 倍數(shù)的損耗，運(yùn)會(huì)增大信號(hào)的漏檢率和降低信號(hào)捕獲的靈敏度。為了降低漏檢率事件 發(fā)生的概率，一般要求接收信號(hào)載波頻率與本地載波頻率的差值控制在3地W內(nèi)，因?yàn)?4'嗎I二1 / ，所隊(duì)頻率誤差的絕對(duì)值理論上應(yīng)該不超過0. 443/Tc"h，即頻率捜索 步進(jìn)fM。^. 886/X"h。而在實(shí)際應(yīng)用中，則要求頻率的捜索帶寬值更小，W進(jìn)一步降低漏檢 率，所W最終的設(shè)計(jì)一般滿足：
[0119]
㈱
[0120] 運(yùn)里系數(shù)2/3可W使相鄰兩個(gè)3地帶寬之間存在一定程度的重疊，上式也表明 了頻率捜索步進(jìn)fbi。與相干積分時(shí)間T。。4之間成反比。考慮到后續(xù)的步驟S2中細(xì)頻偏 估計(jì)的范圍，算法要求粗頻偏值糾正過后，信號(hào)的最大歸一化載波頻偏值限制在0. 25之 內(nèi)，即fbm<〇.25/NL，換算后可知單個(gè)頻帶對(duì)應(yīng)的相干積分訓(xùn)練序列長(zhǎng)度至少為（Tcch/ L)〉8N/3 > 2730點(diǎn)，即周期長(zhǎng)度Ll為8的子序列至少需要重復(fù)341次。由于系統(tǒng)的最大歸 一化載波頻偏值為1. 2,所W理論上只需要W信號(hào)的中屯、頻率f。為頻點(diǎn)共11個(gè)頻帶即可， 所W在本實(shí)施例中，算法設(shè)計(jì)的總重復(fù)次數(shù)Tl為3800次，大于341X11 = 3751次。在本 發(fā)明的其他實(shí)施例中，周期長(zhǎng)度Ll和總重復(fù)次數(shù)Tl可W由實(shí)際的需要靈活設(shè)計(jì)，主要是根 據(jù)最大頻偏范圍和信噪比來(lái)設(shè)計(jì)參數(shù)。 陽(yáng)121] 圖5是本發(fā)明通信系統(tǒng)同步方法中采用并行碼相位捜索算法的檢測(cè)峰值隨載波 頻偏的變化的示意圖，其是在AWGN(AdditiveWhiteGaussianNoise,加性高斯白噪聲） 信道條件下，仿真信噪比為-15地時(shí)，并行碼相位捜索算法檢測(cè)峰值隨載波頻偏變化的仿 真結(jié)果。通過仿真圖可W看出，當(dāng)捜索到正確的頻帶時(shí)，帖檢測(cè)的峰值遠(yuǎn)大于相鄰頻帶的檢 測(cè)結(jié)果，所W只要能夠合理的設(shè)置捕獲闊值就可W保證數(shù)據(jù)帖能被正確檢測(cè)到，同時(shí)也滿 足粗頻偏估計(jì)精度的要求。
[0122] 接下來(lái)，對(duì)步驟S2細(xì)頻偏估計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。 陽(yáng)123] 步驟S2中，利用本地訓(xùn)練序列和接收到的第二訓(xùn)練序列C進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并將相 關(guān)運(yùn)算的結(jié)果累加8次，W進(jìn)行載波的細(xì)頻偏估計(jì)。
[0124] 由于訓(xùn)練序列C的子序列周期長(zhǎng)度L2只有256,因此僅利用一次相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果， 在信噪比較低的情況下無(wú)法得到明顯的相關(guān)峰值。為了取得良好的檢測(cè)效果，本發(fā)明同步 方法所采用的算法通過對(duì)訓(xùn)練序列C的相關(guān)結(jié)果累加8次來(lái)抵抗噪聲的影響。圖6表示的 是AWGN信道條件下，SNR= -15地時(shí)，本地訓(xùn)練序列與接收到的訓(xùn)練序列C相關(guān)后并累加8 次的仿真結(jié)果。通過仿真圖可W看出，只要通過合理的設(shè)置檢測(cè)闊值，就可W準(zhǔn)確的檢測(cè)到 訓(xùn)練序列C，同時(shí)可W確定訓(xùn)練序列C某個(gè)子序列的起始位置。但是此時(shí)并不能確定訓(xùn)練序 列C的起始位置，運(yùn)是因?yàn)殡S著仿真信噪比的不同，檢測(cè)所消耗的子序列個(gè)數(shù)是不一樣的， 但是可W知道檢測(cè)到訓(xùn)練序列C時(shí)最多只消耗了 8個(gè)子序列。
[01巧]該同步算法的細(xì)頻偏估計(jì)是直接通過計(jì)算兩次相關(guān)峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位差實(shí)現(xiàn)的， 但是由于訓(xùn)練序列的長(zhǎng)度直接決定了細(xì)載波頻偏估計(jì)的范圍和精度，所W為了獲得良好的 細(xì)頻偏估計(jì)精度，可W在檢測(cè)到訓(xùn)練序列C之后，利用緊接著的16個(gè)子序列相關(guān)運(yùn)算的結(jié) 果完成細(xì)頻偏估計(jì)。具體的計(jì)算流程為：將連續(xù)的16個(gè)子序列對(duì)應(yīng)的相關(guān)峰值點(diǎn)分成前后 兩部分，然后前8個(gè)值和后8個(gè)值分別相加，運(yùn)樣就可W得到等同于結(jié)構(gòu)1中兩個(gè)相關(guān)值， 并且可W表示為：
陽(yáng)126] 閩 陽(yáng)127] 其中： 陽(yáng)12引
(6)
[0129] 運(yùn)里r(d)表示經(jīng)過粗頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號(hào)，m(d)表示本地的訓(xùn)練序列。利 用上面的計(jì)算方法，理論上就能得到足夠的細(xì)載波頻偏估計(jì)精度。
[0130] 最后，對(duì)步驟S3符號(hào)定時(shí)估計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。 陽(yáng)131] 步驟S3中，利用本地訓(xùn)練序列和接收到的第二訓(xùn)練序列C和第S訓(xùn)練序列D相關(guān) 運(yùn)算的結(jié)果對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行符號(hào)定時(shí)估計(jì)。當(dāng)檢測(cè)到的序列四個(gè)為訓(xùn)練序列C的子序列，4 個(gè)為訓(xùn)練序列D的子序列，則此時(shí)由于兩者相反的特性，可W出現(xiàn)一個(gè)很大的相關(guān)峰值，從 而可W找到訓(xùn)練D的位置，完成相應(yīng)的符號(hào)定時(shí)估計(jì)。 陽(yáng)132] 由于第二訓(xùn)練序列C和第S訓(xùn)練序列D之間為相反的關(guān)系，而且經(jīng)過細(xì)頻偏糾正 之后，數(shù)據(jù)符號(hào)的剩余頻偏已經(jīng)很小，只是疊加了一個(gè)隨機(jī)的相位，此時(shí)再次將訓(xùn)練序列C和D與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算就可W得到如圖7a和圖化所示的仿真結(jié)果，其中圖 7a所示為相關(guān)實(shí)況，圖化所示為相關(guān)虛部。需要說(shuō)明的是，為了清晰的表現(xiàn)出運(yùn)兩個(gè)訓(xùn)練 序列相關(guān)計(jì)算結(jié)果之間的比較，該仿真是在沒有噪聲的情況得到的，實(shí)際上在SNR<-2地左 右，訓(xùn)練序列的相關(guān)峰值會(huì)基本都被噪聲淹沒。算法設(shè)計(jì)的時(shí)間度量函數(shù)為：
陽(yáng)1；33] 巧
[0134] 圖8表示的是AWGN信道條件下，仿真信噪比為-15地時(shí)，該算法的時(shí)間度量仿真 結(jié)果。從仿真圖可W看出，此時(shí)該算法的時(shí)間度量函數(shù)的輸出可W得到一個(gè)很明顯的峰值 點(diǎn)，利用該峰值點(diǎn)的索引就可W準(zhǔn)確計(jì)算出訓(xùn)練序列D的位置，從而完成符號(hào)定時(shí)估計(jì)。
[0135] 也就是說(shuō)，在本發(fā)明的通信系統(tǒng)同步方法中，只能檢測(cè)到序列C，但是不能確定其 起始位置。其符號(hào)定時(shí)估計(jì)是根據(jù)訓(xùn)練序列C和D與本地訓(xùn)練序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，利用算 法設(shè)計(jì)的時(shí)間度量函數(shù)輸出得到一個(gè)很明顯的峰值點(diǎn)，再利用該峰值點(diǎn)的索引準(zhǔn)確計(jì)算出 訓(xùn)練序列D的位置，從而完成符號(hào)定時(shí)估計(jì)。
[0136] 最后，考慮到接收信號(hào)的主徑不是其第一徑時(shí)導(dǎo)致的符號(hào)定時(shí)點(diǎn)滯后的問題，還 需要對(duì)定時(shí)點(diǎn)的位置進(jìn)行修正。如前所述，步驟S3是利用本地訓(xùn)練序列和接收到的訓(xùn)練序 列C和D相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行符號(hào)定時(shí)估計(jì)。但是一些通信系統(tǒng)例如SC-抑E 系統(tǒng)本質(zhì)上是一種抗多徑的系統(tǒng)，各種同步算法的設(shè)計(jì)必須保證在多徑信道條件下仍然能 夠?qū)崿F(xiàn)較高精度的同步。利用本地訓(xùn)練序列與接收到的訓(xùn)練序列相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果實(shí)現(xiàn)符號(hào) 定時(shí)估計(jì)的算法，關(guān)鍵是解決接收信號(hào)的主徑不是其第一徑時(shí)導(dǎo)致的符號(hào)定時(shí)點(diǎn)滯后的問 題，因?yàn)槎〞r(shí)點(diǎn)滯后將導(dǎo)致很大的解調(diào)損失。圖9a和9b表示的是兩種典型多徑信道的離 散脈沖響應(yīng)，其中圖9a中的多徑信道表示主徑是第一徑的多徑信道，圖9b表示主徑不是第 一徑的多徑信道。實(shí)際上表1中給出的兩種信道模型就分別代表了運(yùn)兩種不同特性的多徑 信道。
[0137] 無(wú)線通信中大多數(shù)多徑信道的主徑都是其第一徑，對(duì)于主徑不是第一徑的多徑信 道而言，兩者之間的時(shí)延一般也很小。假設(shè)由主徑?jīng)Q定的符號(hào)定時(shí)點(diǎn)索引為N。，則只要對(duì)其 提前Ng點(diǎn)就能保證符號(hào)定時(shí)估計(jì)點(diǎn)不會(huì)滯后于第一徑。設(shè)修正后的符號(hào)定時(shí)點(diǎn)的位置為 Nv,則其可W表示為： 陽(yáng) 13引 Nv=Nu-Ng做
[0139] 式中Ng的大小必須至少大于主徑和第一徑的最大時(shí)延，運(yùn)樣就可W保證修正后的 符號(hào)定時(shí)點(diǎn)位置超前第一徑的到來(lái)時(shí)刻。同時(shí)為了使符號(hào)定時(shí)估計(jì)點(diǎn)不會(huì)超過無(wú)ISI區(qū)， CP的長(zhǎng)度也要滿足一定的要求。由于SC-FDE和OFDM系統(tǒng)的準(zhǔn)確符號(hào)定時(shí)估計(jì)點(diǎn)都是一個(gè) 范圍，所W只要適當(dāng)增加循環(huán)前綴的長(zhǎng)度就可W保證最終的符號(hào)定時(shí)估計(jì)是準(zhǔn)確的。
[0140] 因此，本發(fā)明中，數(shù)據(jù)帖結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，循環(huán)前綴CP的長(zhǎng)度的設(shè)置使得在步驟S3 中對(duì)符號(hào)定時(shí)估計(jì)點(diǎn)引入一提前量Ng,且對(duì)于主徑不是第一徑的多徑信道提前量Ng的大 小至少大于主徑和第一徑的最大時(shí)延。 陽(yáng)141]例如W表1中的兩種多徑信道模型作為參考，第二種多徑信道的主徑相對(duì)于第一 徑的最大信號(hào)延時(shí)為2. 4yS，綜合第一種信道模型，運(yùn)可W理解為無(wú)線信號(hào)在經(jīng)過實(shí)際的 信道傳輸后，主徑滯后第一徑的時(shí)間為0到2. 4yS之間。由于發(fā)射端相鄰符號(hào)的時(shí)間間隔 為0. 2yS，考慮極限情況，實(shí)際上只要滿足12就可W保證符號(hào)定時(shí)點(diǎn)不會(huì)滯后于第一 徑。同時(shí)從表中可W看出信號(hào)的第一徑和最后一徑的延遲時(shí)間為15. 8yS，也就是對(duì)應(yīng)79 個(gè)符號(hào)點(diǎn)，綜合考慮符號(hào)定時(shí)估計(jì)帶來(lái)的損耗，只要滿足CP的長(zhǎng)度大于91點(diǎn)即可，而本實(shí) 施例中，系統(tǒng)中設(shè)定的CP長(zhǎng)度為128點(diǎn)，顯然滿足設(shè)計(jì)的要求。 陽(yáng)142] 本發(fā)明的一些實(shí)施例中，CP的長(zhǎng)度W及FFT的長(zhǎng)度都是按照2的整數(shù)次幕計(jì)算的。 調(diào)用fft(X，腳后得到N點(diǎn)數(shù)據(jù)，運(yùn)N點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)際上就是從0化到5120化的采樣頻率，相鄰 的數(shù)據(jù)點(diǎn)頻率相差1/Ts=5120/N Hz, N=5120*Ts=1024 ;表1中第一徑和最后一徑的 延遲時(shí)間為15.8US，主徑相對(duì)于第一徑的最大信號(hào)延時(shí)為2. 4 y S，發(fā)射端相鄰符號(hào)的時(shí)隔 為0. 2 y S，CP的長(zhǎng)度大于15. 8/0. 2巧.4/0. 2=91。因此只要大于91的2的整數(shù)次幕均 滿足W上要求。
[0143] 本發(fā)明通信系統(tǒng)同步方法所提出的利用訓(xùn)練序列C和訓(xùn)練