Lte-fdd系統(tǒng)抑制多徑延時和多普勒效應(yīng)的粗同步方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無線數(shù)字通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種LTE-FDD系統(tǒng)抑制多徑延時和多普勒效應(yīng)的粗同步方法。本發(fā)明利用一個時隙中的OFDM符號的循環(huán)前綴進(jìn)行粗同步檢測，包括存儲信號、相關(guān)能量計算、信號能量計算、閾值判決、判斷起始點和小數(shù)倍載波頻偏等步驟。計算機(jī)仿真顯示，該方法具有出色的同步性能，適用于高速移動無線通信系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)的相關(guān)檢測辦法，該方法在小數(shù)倍載波頻偏檢測的正確性上可以提升10%，在幀起始點檢測的正確性上可以提升80%。
【專利說明】LTE-FDD系統(tǒng)抑制多徑延時和多普勒效應(yīng)的粗同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線數(shù)字通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種LTE-FDD系統(tǒng)抑制多徑延時和多普勒效應(yīng)的粗同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3GPP組織在2004年底提出了 3GPP長期演進(jìn)項目(LTE)。在基于時分和頻分多址接入技術(shù)的第二代移動通信系統(tǒng)和基于碼分多址技術(shù)的第三代移動通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，LTE采用了屬于4G技術(shù)的正交頻分復(fù)用(OFDM)和正交頻分復(fù)用多址(OFDMA)技術(shù)。LTE良好的向后兼容性使得它可以從HSPA和HSPA+的技術(shù)發(fā)展和最新理解中獲益，同時LTE可以自由采用最先進(jìn)的技術(shù)。
[0003]LTE系統(tǒng)的性能是各個網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商最為看重的一點。出于市場因素的考慮，在首次發(fā)布的LTE系統(tǒng)主要性能要求中，LTE系統(tǒng)在最大帶寬20MHz的情況下，兩根接收天線和一根發(fā)射天線的假設(shè)下，上下行峰值傳輸速率分別為lOOMbits/s和50Mbits/s，相應(yīng)于頻譜效率分別為5bits/Hz和2.5bits/Hz ;從移動性的角度去考慮，LTE系統(tǒng)需要在終端移動速度達(dá)到350Km/h的情況下仍然能支持正常的通信，甚至在使用更高的頻段下支持500Km/h的移動速度，這就要求小區(qū)之間的無中斷切換；在時延方面，LTE要求最佳條件下無線接入網(wǎng)絡(luò)的時延要低至5ms ；LTE的上下行都能工作在廣泛的頻帶范圍內(nèi)以及適應(yīng)各種帶寬的頻譜分配。
[0004]根據(jù)Release 11，LTE系統(tǒng)中共有6種帶寬可供選擇，分別是1.4MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz 和 20MHz，分別對應(yīng)的子載波個數(shù)為 72、180、300、600、900 和 1200，F(xiàn)FT的點數(shù)分別為 128、256、512、1024、1536 和 2048。子載波間隔為 15KHz，在MBSFN(MultimediaBroadcast Single Frequency Network,多媒體廣播單頻網(wǎng))模式下,子載波間隔為7.5KHz。在LTE系統(tǒng)中，QPSKU6QAM和64QAM的調(diào)制方式被采用，使用1/3碼率的turbo編解碼。LTE系統(tǒng)有兩種傳送數(shù)據(jù)的模式，分別是頻域雙工(FDD)和時域雙工(TDD)，F(xiàn)DD模式是本發(fā)明的工作模式。LTE支持的環(huán)境差異性非常大，因此設(shè)計者們針對不同的環(huán)境設(shè)計了不同的循環(huán)前綴長度。一般模式下，在20MHz的帶寬下，對于時間長度為0.5ms的時隙，LTE下行鏈路米用5.2 μ s和4.7 μ s兩種不同時間長度的循環(huán)前綴,一個時隙里第一個OFDM符號采用5.2 μ s的循環(huán)前綴，剩下6個OFDM符號采用4.7 μ s的循環(huán)前綴，這樣做是為了保證
0.5ms內(nèi)的OFDM符號個數(shù)是整數(shù)；為了確保即使在郊區(qū)和農(nóng)村較大的小區(qū)，時延擴(kuò)展也能滿足遠(yuǎn)小于循環(huán)前綴長度的要求，擴(kuò)展模式在這種情況才被采用。擴(kuò)展模式下，循環(huán)前綴長度為16.7 μ S或者33.3 μ S，分別對應(yīng)于子載波間隔為15ΚΗΖ和7.5ΚΗζ,當(dāng)然這種做法就增大了系統(tǒng)開銷，降低了頻譜利用率。本發(fā)明針對普通模式也就是循環(huán)前綴較短的情況，這樣在保證接收信號正確率的同時能夠保持系統(tǒng)的帶寬利用率。
[0005]由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)晶振頻率的不匹配以及多普勒頻移會導(dǎo)致載波頻偏。載波頻偏，特別是小數(shù)倍載波頻偏的存在會導(dǎo)致碼間干擾(ISI)、子載波間干擾(ICI)并且降低了信號的能量，破壞子載波之間的正交性，極大地影響了接收機(jī)的性能，也對后面的解碼和解讀信息造成了不可估量的影響。對于采用OFDM技術(shù)的LTE標(biāo)準(zhǔn)來說，保證子載波之間的正交性是能夠正確接收信息的前提，因此載波頻偏的估計與糾正是LTE系統(tǒng)中不可缺少的一
止/J/ O
[0006]除此之外，要獲得正確的發(fā)射信息，必須要知道信息的起始位置在哪里，這樣經(jīng)過接收機(jī)的檢測才能得到正確的發(fā)射信息。由于載波頻偏和信道的時延的存在，導(dǎo)致接收信號和發(fā)射信號之間存在一定的時延，因此定時同步也是非常必要的。
[0007]粗同步算法的功能是檢測小數(shù)倍載波頻偏和定時偏差并進(jìn)行糾正，傳統(tǒng)的粗同步算法有 ML (Maximum Likelihood), MMSE (Minimum Mean Square Error), MC (MaximumCorrelation)和S&C (Schmidl&Cox)算法,這四種算法均是利用循環(huán)前綴與有效信息之間的相關(guān)性進(jìn)行檢測，在循環(huán)前綴長度較短的情況下，這四種算法都無法得到很好地性能。由 University of Texas at Dallas 的 H.Minn 教授、University of British Columbia的 V.K.Bhargava 教授和 Hong Kong University of Science and Technology 的 Κ.B.Letaief教授提出了一種針對具有UL>2}個同樣的序列的多載波算法，例如CMMB標(biāo)準(zhǔn)下的preamble序列,這個算法提出了粗同步算法中的能量收集概念。
[0008]在上述技術(shù)背景下，為了保持LTE系統(tǒng)的帶寬利用率，抑制多徑延時和多普勒效應(yīng)，本發(fā)明提出了新的針對FDD模式一般循環(huán)前綴長度的粗同步算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種LTE-FDD系統(tǒng)抑制多徑延時多普勒效應(yīng)的粗同步方法，其可以保持LTE系統(tǒng)的帶寬利用率，抑制多徑延時和多普勒效應(yīng)。
[0010]本發(fā)明提供的LTE-FDD系統(tǒng)抑制多徑延時多普勒效應(yīng)的粗同步方法，其使用一個時隙中所有OFDM符號的循環(huán)前綴進(jìn)行小數(shù)倍載波頻偏檢測和幀起始點檢測，具體步驟如下:
I)存儲信號
將接收到的一個時隙長度的信號存儲下來，定義K0(i=OA--JV-1)為解星座映射之前的接收信號，#為FFT長度，為LTE系統(tǒng)中的兩種循環(huán)前綴長度。接收到的一個OFDM符號定義為
【權(quán)利要求】
1.一種LTE-FDD系統(tǒng)抑制多徑延時多普勒效應(yīng)的粗同步方法，其特征在于使用一個時隙中所有OFDM符號的循環(huán)前綴進(jìn)行小數(shù)倍載波頻偏檢測和幀起始點檢測，具體步驟如下:步驟1:存儲信號 將接收到的一個時隙長度的信號存儲下來，定義Ki1(i=QV-vW-1)為解星座映射之前的接收信號，jv為FFT長度，<?€捽戽}，呀為為LTE系統(tǒng)中的兩種循環(huán)前綴長度；接收到的一個OFDM符號定義為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粗同步方法，其特征在于:步驟I中需要存儲的序列長度為6{Ni G2)i N i Gl ;其中N為FFT長度，為LTE系統(tǒng)中的兩種循環(huán)前綴長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粗同步方法，其特征在于:所述進(jìn)行7個OFDM符號的相關(guān)運(yùn)算時，先進(jìn)行長度為Gi的相關(guān)運(yùn)算，然后對其后的gW+務(wù))長度的信號進(jìn)行6次長度為每的相關(guān)運(yùn)算，其中N為FFT長度'Gk爲(wèi)為LTE系統(tǒng)中的兩種循環(huán)前綴長度。
【文檔編號】H04L27/26GK103581100SQ201310429713
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】陳赟, 丁娜, 吳迪, 曾曉洋 申請人:復(fù)旦大學(xué)