CN101072215A

CN101072215A - 一种应用于多输入多输出系统的位同步的方法

Info

Publication number: CN101072215A
Application number: CN 200610078803
Authority: CN
Inventors: 辛胜利
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2006-05-08
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2007-11-14

Abstract

本发明公开了一种应用于多输入多输出系统的位同步的方法，其包括步骤：多输入多输出系统的接收机预存一组理想符号；所述多输入多输出系统的发射机发射包括理想符号在内的符号序列；所述多输入多输出系统的接收机接收发射机发射的符号序列；所述多输入多输出系统的接收机在多倍采样接收符号中预知的符号范围内，依次以各个多倍采样位置开始抽取出待测的预知符号接收序列；所述多输入多输出系统的接收机在所得代价函数值中查找最佳代价函数值，其对应的采样位置即为位同步点。本发明方法由于利用理想符号的正交性进行位同步，采用了较为简单的代价函数，具有算法复杂度低，计算准确度高，方便工程实现的特点。

Description

一种应用于多输入多输出系统的位同步的方法

技术领域

本发明涉及一种无线传输方法，尤其涉及的是一种应用于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，以下简称MIMO)数字无线通讯系统中的位同步的方法。

背景技术

现有技术中，MIMO技术是无线通信领域智能天线技术的重大突破，它通过在不同天线上同时发射相互独立的信号，即空间复用技术，充分利用了空间信道的弥散特性，在不增加带宽的情况下成倍地提高了通信系统的容量和频谱利用率。

位同步是无线通信系统中信号处理的重要环节之一，无线通信系统接收机将天线接收的射频信号经下变频、模数转换、匹配滤波、过采样后得到接收符号的多倍采样符号流，但每个符号的多倍采样点中仅有一个点是最佳的，即其码间串扰是最小的，该最佳采样点在每个符号的多倍采样点的位置即位同步点。无线通信系统接收机查找位同步点的准确性、稳定性对系统的性能有很大影响，如果位同步点不正确，则接收机性能迅速下降，甚至可能导致通信失败。

多输入多输出技术带来通信系统容量和频谱利用率提高等优点的同时，对位同步方法提出了更为苛刻的要求，因为多输入多输出系统与传统无线通信系统相比，它引入了空间复用技术，即在不同天线上同时发射相互独立的信号。

由于通信信道对各相互独立的信号的影响不同，同时这些相互独立的信号经信道传输后混叠在一起被多输入多输出接收机接收，因此多输入多输出接收机需要在各信道的空间响应随机变化的条件下，利用混合接收信号找出正确的位同步点。

目前已公开的关于多输入多输出系统的位同步方法均针对特定的“MIMO+OFDM系统”，不适用于一般的多输入多输出无线通讯系统，请参考SAMSUNG ELECTRONICS CO LTD的专利“Method of transmittingpreamble for synchronizing in a mimo-ofdm communication system”，专利号为US2005084030，发明人为ZHOU YONG-XING[KR]，KIM JONG-HAN[KR]，公开日为2005年4月20日；或者NORTEL NETWORKS LIMITED的专利“SYSTEM ACCESS AND SYNCHRONIZATION METHODS FORMIMO OFDM COMMUNICATIONS SYSTEMS AND PHYSICAL LAYERPACKET AND PREAMBLE DESIGN”，专利号为WO03034642A2，发明人为MA Jianglei，JIA Ming，ZHU Peiying，TONG Wen，公开日为2004年4月24日。

现有技术还有待于进一步发展和改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于多输入多输出系统的位同步方法，利用理想符号的正交性进行位同步，提供一种适用于一般多输入多输出无线通讯系统的、利用理想符号的正交性进行位同步的方法。

为达到以上目的，本发明提供的一种应用于多输入多输出系统的位同步的方法，其包括步骤：

A、多输入多输出系统的接收机预存一组理想符号；

B、所述多输入多输出系统的发射机发射包括理想符号在内的符号序列；

C、所述多输入多输出系统的接收机接收发射机发射的符号序列，并获得每个接收符号的多倍采样值，即多倍采样接收符号；

D、所述多输入多输出系统的接收机在多倍采样接收符号中预知的符号范围内，依次以各个多倍采样位置开始抽取出待测的预知符号接收序列；

E、所述多输入多输出系统的接收机以抽取的待测的预知符号接收序列连同理想符号为输入获取代价函数值；

F、所述多输入多输出系统的接收机在所得代价函数值中查找最佳代价函数值，其对应的采样位置即为位同步点。

所述的方法，其中，具体还包括：设接收机接收的信号矢量为r，且r＝{r_1，1，1，r_1，1，2，...，r_N，K，L}，其中r每一元素的下标中，L表示接收符号的时间顺序，K表示接收符号过采样的时间顺序，N表示接收天线的最大个数；设接收机预存的理想符号为s，且s＝s_1，1，s_1，2，...s_1，m；s_2，1，s_2，2，...s_2，m；...；s_N，1，s_N，2，...s_N，m}，其中s每一元素的下标m表示理想符号的时间顺序，且m≤L。

所述的方法，其中，还包括：所述步骤E、F所用的代价函数为

Σ_{ch = 1}^{N} | | Σ_{\overset{i = 1}{j < 0}}^{\underset{i = m}{j < Timers}} (r_{ch, j, i} \cdot * {s_{ch, i}}^{'}) | |,

或

Σ_{ch = 1}^{N} {| | Σ_{\overset{i = 1}{j < 0}}^{\underset{i = m}{j < Timers}} (r_{ch, j, i} \cdot {* s_{ch, i}}^{'}) | |}^{2},

其中符号“·*”表示“点乘”，即参与运算的两个矢量按元素依次相乘，“s_i′”表示符号s_i的共轭，“‖‖”表示求向量的模，“∑”表示求和，“²”表示求平方；m表示理想符号的长度；N表示接收天线的最大个数；j的取值范围不超过过采样倍率T_imers。

所述的方法，其中，所述j的每一个取值都得到一个代价函数值，根据步骤D、E、F的需要选取有限个。

所述的方法，其中，在所述步骤F中查找代价函数值的最大值，并确定其对应的采样位置，以此位置作为位同步点。

本发明所提供的一种应用于多输入多输出系统的位同步的方法，由于利用理想符号的正交性进行位同步，采用了较为简单的代价函数，具有算法复杂度低，计算准确度高，方便工程实现的特点。

附图说明

图1为本发明应用于多输入多输出系统的位同步的方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图，将对本发明的较佳实施例进行较为详细的说明。

本发明的应用于多输入多输出系统的位同步的方法，如图1所示的，在某一接收时间段内包括步骤：

开始101；

第一步102，MIMO系统的接收机预存一组理想符号；

第二步103，MIMO系统的发射机发射包括理想符号在内的符号序列；

第三步104，MIMO系统的接收机接收发射机发射的符号序列，并获得每个接收符号的多倍采样值，即多倍采样接收符号；

第四步105，MIMO系统的接收机在多倍采样接收符号中预知的符号范围内，依次以各个多倍采样位置开始抽取出待测的预知符号接收序列；

第五步106，MIMO系统的接收机以抽取的待测的预知符号接收序列连同理想符号为输入获取代价函数值；

第六步107，MIMO系统的接收机在所得代价函数值中查找最佳代价函数值，其对应的采样位置即为位同步点；

结束108。

在后继的时间段内，重复以上所述步骤即可实现连续的位同步点估计。

本发明方法中，具体可以设接收机接收的信号矢量为r，且r＝{r_1，1，1，r_1，1，2，...，r_N，K，L}，其中r每一元素的下标中，L表示接收符号的时间顺序，K表示接收符号过采样的时间顺序，N表示接收天线的最大个数；设接收机预存的理想符号为s，且s＝{s_1，1s_1，2，...s_1，m；s_2，1，s_2，2，...s_2，m；...；s_N，1，s_N，2，...s_N，m}，其中s每一元素的下标中，N表示接收天线的最大个数，m表示理想符号的时间顺序，且m≤L。

本发明方法的理想符号是正交的，具有良好的自相关性和互相关性，每个天线对应不同的理想符号，且经过复杂的MIMO信道后还能保持这种自相关性和互相关性。

因此，所述步骤第五步，第六步所用的代价函数可以为

Σ_{ch = 1}^{N} | | Σ_{\overset{i = 1}{j < 0}}^{\underset{i = m}{j < Timers}} (r_{ch, j, i} \cdot * {s_{ch, i}}^{'}) | |,

也可以为

Σ_{ch = 1}^{N} {| | Σ_{\overset{i = 1}{j < 0}}^{\underset{i = m}{j < Tim} ers} (r_{ch, j, i} \cdot * {s_{ch, i}}^{'}) | |}^{2},

但并不限于这两种。

其中符号“·*”表示“点乘”，即参与运算的两个矢量按元素依次相乘，“s_i′”表示符号s_i的共轭，“‖‖”表示求向量的模，“∑”表示求和，“²”表示求平方，这对于从事相关领域的技术人员很容易理解；m表示理想符号的长度；N表示接收天线的最大个数；j的取值范围不超过_Timers(过采样倍率)，j的每一个取值都会得到一个代价函数值，但并非选取所有的j参与运算，而是可以根据步骤d，e，f的需要选取有限个。

此外，本发明方法还可以在所述步骤第六步中查找代价函数值的最大值，并确定其对应的采样位置，以此位置作为位同步点。

本发明的较佳实施例可以采用：4根发射天线，4根接收天线，即4*4MIMO系统；π/4DQPSK调制方式；过采样倍率25，即在进行位同步时，每个接收符号周期内等间隔采集了25个采样值；接收机预存的理想符号为s，长度为16个符号，具有良好的自相关性和互相关性，即s＝{s_1，1，s_1，2，...，s_4，16}；发射机每次发射长度为120个符号的序列，理想符号位于发射序列的最前列；接收机接收的符号序列为R＝{r_1，1，1，r_1，1，2，...，r_4，25，120}。

为了节省获得位同步点的时间，并保证一定的获取精度，从每个接收符号的25个采样值中等间隔顺序取出5个采样值来参与运算；步骤5采用代价函数

Σ_{ch = 1}^{N} {| | Σ_{\overset{i = 1}{j < 0}}^{\underset{i = m}{j < Timers}} (R_{ch, j, i} \cdot * {s_{ch, i}}^{'}) | |}^{2},

进行，可获得5个代价函数值，然后在这5个代价函数值中找出最大的值，其代表的采样位置即为位同步点。在后继的时间段内，重复以上所述步骤即可实现连续的位同步点估计。本实施例中，为了不让位同步点变化太快，还对其进行了低通滤波。

本发明应用于多输入多输出系统的位同步的方法，具有以下优点：

第一，与已公开的用于MIMO+OFDM系统的位同步方法相比，本发明方法可用于一般的多输入多输出无线通讯系统；

第二，本发明所公开的位同步方法，利用理想符号良好的自相关性和互相关性，所采用的代价函数简单，具有算法复杂度低，估计准确度高，方便工程实现的特点。

总之，采用本发明提供的方法实现MIMO系统的位同步，具有算法复杂度低，估计准确度高，方便工程实现的显著优点。

应当理解的是，本发明保护范围阐明于所附权利要求书中，而不能以说明书的上述描述做为限制，凡是在本发明的宗旨之内的显而易见的修改亦应归于本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种应用于多输入多输出系统的位同步的方法，其包括步骤：

A、多输入多输出系统的接收机预存一组理想符号；

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体还包括：设接收机接收的信号矢量为r，且r＝{r_1，1，1，r_1，1，2，...，r_N，K，L}，其中r每一元素的下标中，L表示接收符号的时间顺序，K表示接收符号过采样的时间顺序，N表示接收天线的最大个数；设接收机预存的理想符号为s，且s＝{s_1，1，s_1，2，...s_1，m；s_2，1，s_2，2，...s_2，m；...；s_N，1，s_N，2，...s_N，m}，其中s每一元素的下标m表示理想符号的时间顺序，且m≤L。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：所述步骤E、F所用的代价函数为

Σ_{ch = 1}^{N} | | Σ_{\begin{matrix} i = 1 \\ j > 0 \end{matrix}}^{\begin{matrix} j < Timers \\ i = m \end{matrix}} (r_{ch, j, i} \cdot {* s_{ch, i}}^{'}) | |,

或

Σ_{ch = 1}^{N} {| | Σ_{\begin{matrix} i = 1 \\ j > 0 \end{matrix}}^{\begin{matrix} j < Timers \\ i = m \end{matrix}} (r_{ch, j, i} \cdot * {s_{ch, i}}^{'}) | |}^{2},

其中符号“.*”表示“点乘”，即参与运算的两个矢量按元素依次相乘，“s_i′”表示符号s_i的共轭，“‖‖”表示求向量的模，“∑”表示求和，“²”表示求平方；m表示理想符号的长度；N表示接收天线的最大个数；j的取值范围不超过过采样倍率Timers。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述j的每一个取值都得到一个代价函数值，根据步骤D、E、F的需要选取有限个。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤F中查找代价函数值的最大值，并确定其对应的采样位置，以此位置作为位同步点。