CN101447962B - 同步信息的发送与接收方法及装置、同步系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及同步信息的发送与接收方法及装置、同步系统，其中，方法包括：根据短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对；从所述多组互不相同的长互补格雷序列对中选取长互补格雷序列对分配给各发射天线；根据所述选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列；对所述时域同步序列进行正交频分复用调制，生成正交频分复用符号；在所述正交频分复用符号前加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送。本发明实施例可用于分布式多天线OFDM系统的同步，相邻小区之间不易相互干扰，提高了延时与频率偏移估计的精确度，实现简单，匹配性能的稳定性较高。

Description

同步信息的发送与接收方法及装置、同步系统 

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其是一种同步信息的发送与接收方法及装置、同步系统。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，以下简称：OFDM)技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道，从而减少多径衰落的影响。而多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put，以下简称：MIMO)技术能够在空间中产生独立的并行信道同时传输多路数据流，这样就有效地增加了系统的传输速率。因此，在由OFDM与MIMO两种技术的结合而成的MIMO-OFDM系统，也即：OFDM分布式多天线系统中，通过空间复用技术可以提供更高的数据传输速率，又可以通过空时分集和正交频分复用达到很强的可靠性和频谱利用率，在新一代移动无线通信的发展规划中占有非常重要的地位。

但是，MIMO-OFDM系统对同步误差很敏感。在多径环境下，MIMO-OFDM系统对时间同步的要求很高；频率同步方面，  由于MIMO-OFDM系统可以视为N个并行的MIMO子系统，因此频偏所引入的载波间干扰(Intercarrier Interference，以下简称：ICI)会恶化每个子载波的信噪比，从而恶化整个MIMO-OFDM通信系统的传输性能。因此，同步是任何数字通信系统都必须解决的问题。OFDM技术本身对时间偏差与频率偏移十分敏感，而MIMO技术则在很大程度上增加了同步的困难性。

对MIMO-OFDM系统来说，时间同步方面，接收端需要对各个天线上的信号分别进行延时估计和调整。频率同步方面，接收端需要对各个天线上的 信号分别进行估计和补偿。现有的OFDM同步技术可以分为三大类：基于循环前缀(Cyclic Prefix，以下简称：CP)、基于同步训练序列与基于盲估计的同步。由于基于同步训练序列的同步方法具有捕获速度快、效率高，并且对资源要求较低等优点，基于同步训练序列的同步成为现有的OFDM技术中的主流同步方案。

现有的一种最基本的基于同步序列进行OFDM同步方法的本质思想是：利用发送端发送的同步序列自身良好的自相关特性与互相关特性，在接收端对数据进行滑动相关处理，寻找相关峰值点，进而通过相关峰值点的位置判断符号/帧的起始位置；利用同步序列的某种时域周期重复性，对前后两个期望值一致的数据段共轭相乘、求和、取相位角，进而估计出频率偏移值。在基于同步训练序列的同步方法中，各种具体的同步方案在接收端的实现方法非常类似，它们之间的不同之处主要在于所发送的同步训练序列各不相同。在相同的信道条件下，不同的同步训练序列各自所具有的性质决定了它们各自的具体处理细节与最终的同步性能。常见的用于构造同步序列的码字有：伪随机序列(PseudoNoise Sequence，以下简称：PS)、恒模零自相关序列(Constant-Amplitude-Zero-AutoCorrelation Sequence，以下简称：CAZAC)、上行线参考信号(Zadoff-Chu)序列、广义线性调频序列(Generalized Chip-likePolyphase Sequence，以下简称：GCL序列)和互补格雷序列对(Golaycomplementary sequences，以下简称：GCS)。

OFDM调制技术作为一种多载波技术，对同步的要求比单载波技术要严格得多，尤其对频率偏移非常敏感。OFDM技术由于码元符号的持续时间变长，加之具有CP保护，可以较好的对抗码间干扰(Inter Symbol Interference，以下简称：ISI)和多径效应的影响。在最大多径间隔时间长度小于CP保护时间长度的前提下，通常认为OFDM技术对于时间定时的要求并不严格，只要定时落在CP的长度范围内即可，残留的小偏差所带来的不利影响可以通过后继的信道估计给予消除。在实际系统内，要求CP的长度可以根据需要 动态选择、调整。对于MIMO-OFDM技术，即便是多根发射天线彼此间物理距离相距不远，也至少在半个波长以上，由于它们之间的信道近似彼此无关，不能保证通过不同的发射天线发射的信号到达同一根接收天线的时间之差小于CP的保护长度。并且，对于分布式多天线系统，不同的发射天线彼此物理距离很大，它们到达同一根接收天线的物理传播距离差别可能非常大，所以更加难以保证通过不同发射天线发射的信号到达同一根接收天线的时间之差小于CP的保护长度。

现有的各种同步序列及其相应算法主要基于单发单收(Single input singleoutput，以下简称：SISO)系统，在应用于多发单收(Multiple-InputSingle-Output，以下简称：MISO)或MIMO时，同步性能将大大降低，或者需要大幅增加收发两端的系统复杂度。在目前应用最广泛的分布式多天线OFDM系统中，最简单的情况是每一根发射天线到达某一根接收天线只有一径，并且在接收天线得到的关于每一个发射天线的接收功率都相同，但是它们到达不同接收天线的时间相差较大，超过了一个CP的保护长度，便无法准确的定时每一根发射天线的同步信号，这就导致接收端的信道估计无法得到满意的效果。在其它种分布式多天线系统中也存在同样问题，只是OFDM系统中该问题比较突出。

现有技术提供了一种采用分级发送同步码字的方法来实现无线通信系统的初始同步，其中第一级同步码字使用格雷序列；第二级使用哈达码字序列；第三级同步使用的码字由第一级码字连续重复构成。该现有技术中，采用有效格雷相关器(Efficient Golay Correlator，以下简称：EGC)生成格雷序列，进一步生成一种互补格雷序列对，将该互补格雷序列对拆分成两个单独的格雷序列并分别分配给发送端与接收端，作为同步捕获进行匹配的“钥匙”和“锁”，在发送端，基站广播发送互补格雷序列对中的一个格雷序列，接收端小区内的移动台利用另一个互补的格雷序列与接收到的广播的格雷序列进行匹配，在匹配成功时实现第一级同步，之后进入第二级同步。第三级同步使 用更长的格雷序列码字实现第一级同步的重复与补充。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术仅存在适用于SISO系统的同步方法，尚不存在适用于MISO或MIMO系统的同步方法，若将SISO系统的同步方法应用于MISO或MIMO时，同步性能将大大降低，或者需要大幅增加收发两端的系统复杂度。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是：提供一种适用于分布式多天线系统的同步技术。

根据本发明的第一个方面，本发明实施例提供的一种同步信息的发送方法，包括：

根据短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对；

从所述多组互不相同的长互补格雷序列对中选取长互补格雷序列对分配给各发射天线；

根据所述选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列；

对所述时域同步序列进行正交频分复用调制，生成正交频分复用符号；

在所述正交频分复用符号前加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送。

根据本发明的第二个方面，本发明实施例提供的一种同步信息的接收方法，包括：

分别获取各接收天线接收到的数据的实部与虚部；所述各接收天线接收到的数据为：发送端根据短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对；从所述多组互不相同的长互补格雷序列对中选取长互补格雷序列对分配给各发射天线；根据所述选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列；对所述时域同步序列进行正交频分复用调制，生成正交频分复用符号；在所述正交频分复用符号前加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送的数据；

利用预先存储的或预先生成的互补格雷序列对，分别与获取到的一对实部与虚部做滑动相关求和运算；

根据滑动相关求和运算结果，识别各发射天线；

所述预先存储的互补格雷序列对为所述发送端发送的分配给各发射天线的长互补格雷序列对；所述预先生成的互补格雷序列对采用与所述发送端侧相同的生成方法，为根据短互补格雷序列对预先生成的多组互不相同的长互补格雷序列对。

根据本发明的第三个方面，本发明实施例提供的一种同步信息的发送装置，包括：

第一生成模块，用于根据短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对；

分配模块，用于从所述多组互不相同的长互补格雷序列对中选取长互补格雷序列对分配给各发射天线；

第二生成模块，用于分别根据选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列；

调制模块，用于分别对所述时域同步序列进行正交频分复用调制，生成正交频分复用符号；

发送模块，用于在所述正交频分复用符号前加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送。

根据本发明的第四个方面，本发明实施例提供的一种同步信息的接收装置，包括：

获取模块，用于从各接收天线接收到的数据中获取到实部与虚部；所述各接收天线接收到的数据为：同步信息的发送装置根据短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对；从所述多组互不相同的长互补格雷序列对中选取长互补格雷序列对分配给各发射天线；根据所述选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列；对所述时域同步序列进行正交频分复用调制， 生成正交频分复用符号；在所述正交频分复用符号前加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送的数据；

运算模块，用于利用预先存储的互补格雷序列对，分别与获取到的一对实部与虚部做滑动相关求和运算；所述预先存储的互补格雷序列对为所述同步信息的发送装置发送的分配给各发射天线的长互补格雷序列对；所述预先生成的互补格雷序列对采用与所述同步信息的发送装置侧相同的生成方法，为根据短互补格雷序列对预先生成的多组互不相同的长互补格雷序列对；

识别模块，用于根据滑动相关求和运算结果，识别各发射天线；

估计单元，用于根据所述识别模块的识别结果，分别对通过各发射天线发送的数据进行时间估计与频率偏移估计。

根据本发明的第五个方面，本发明实施例提供的一种同步系统，包括同步信息的发送装置与同步信息的接收装置，所述同步信息的发送装置包括：

第一生成模块，用于根据短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对；

分配模块，用于从所述多组互不相同的长互补格雷序列对中选取长互补格雷序列对分配给各发射天线；

第二生成模块，用于分别根据选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列；

调制模块，用于分别对所述时域同步序列进行正交频分复用调制，生成正交频分复用符号；

发送模块，用于在所述正交频分复用符号前加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送；

所述同步信息的接收装置包括：

获取模块，用于从各接收天线接收到的数据中获取到实部与虚部；

运算模块，用于利用预先存储的或预先生成的互补格雷序列对，分别与 获取到的一对实部与虚部做滑动相关求和运算；所述预先存储的互补格雷序列对为所述同步信息的发送装置发送的分配给各发射天线的长互补格雷序列对；所述预先生成的互补格雷序列对采用与所述同步信息的发送装置的所述第一生成模块相同的生成方法，为在所述同步信息的接收装置侧根据所述短互补格雷序列对预先生成的所述多组互不相同的长互补格雷序列对；

识别模块，用于根据滑动相关求和运算结果，识别各发射天线；

估计单元，用于根据所述识别模块的识别结果，分别对通过各发射天线发送的数据进行时间估计与频率偏移估计。

本发明实施例由短互补格雷序列对生成多个互不相同的长互补格雷序列对，分别由选取的长互补格雷序列对生成互不相同的时域同步序列分配给相应各发射天线发送，可用于分布式多天线OFDM系统的同步；由于各天线发送的长互补格雷序列对由短互补格雷序列对生成，互补格雷序列的互不相关性较好，相邻小区之间不易相互干扰，提高了时间与频率偏移估计的精确度；同一小区或相邻小区可使用不同互补格雷序列对，通信系统可用同步序列数量较多，与现有技术相比，无需采用多级同步码字来进行同步，同步实现简单；同时发送生成的长互补格雷序列对，与现有技术拆分使用的格雷序列对相比，其匹配性能可以得到稳定保证。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明同步信息的发送方法实施例的流程图。

图2为本发明同步信息的接收方法实施例的流程图。

图3为本发明同步方法实施例的流程图。

图4为本发明分布式多天线的分布示意图。

图5为本发明同步信息的发送装置实施例的结构示意图。

图6为本发明同步信息的接收装置实施例的结构示意图。

图7为本发明同步系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例由短互补格雷序列对生成多个互不相同的长互补格雷序列对并通过不同的发射天线进行发送，适用于分布式多天线系统，产生的互补格雷序列的互不相关性较好，延时与频率偏移估计精确。

如图1所示，为本发明同步信息的发送方法实施例的流程图，其包括以下步骤：

步骤101，根据短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对。

步骤102，从多组互不相同的长互补格雷序列对中选取长互补格雷序列对分配给各发射天线。

步骤103，根据选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列。

步骤104，分别对生成的各时域同步序列进行OFDM调制，生成OFDM符号。

步骤105，在OFDM符号前加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送。

如图2所示，为本发明同步信息的接收方法实施例的流程图，其包括以下步骤：

步骤201，分别获取各接收天线接收到的数据的实部与虚部。

步骤202，利用预先存储的或预先生成的互补格雷序列对，分别与获取到的一对实部与虚部做滑动相关求和运算。

步骤203，根据滑动相关求和运算结果，识别各发射天线。

本发明上述同步信息的发送与接收方法实施例中，由短互补格雷序列对生成多个互不相同的长互补格雷序列对，分别由选取的长互补格雷序列对生成互不相同的时域同步序列分配给相应各发射天线发送，可用于分布式多天线OFDM系统的同步；由于各天线发送的长互补格雷序列对由短互补格雷序 列对生成，互补格雷序列的互不相关性较好，相邻小区之间不易相互干扰，提高了时间与频率偏移估计的精确度；同一小区或相邻小区可使用不同互补格雷序列对，通信系统可用同步序列数量较多，与现有技术相比，无需采用多级同步码字来进行同步，同步实现简单；同时发送生成的长互补格雷序列对，与现有技术拆分使用的格雷序列对相比，其匹配性能可以得到稳定保证。

如图3所示，为本发明同步方法实施例的流程图，其包括以下步骤：

步骤301，发送端根据当前的同步需求选择预先生成的短互补格雷序列对或生成短互补格雷序列对。

一对序列({a_n}，{b_n})，长度均为N，如果它们满足下列条件：

$C_a\left(i\right)+C_b\left(i\right)=\underset{n=1}{\overset{N-i}{\mathrm{\Σ}}}{a}_n{a}_{n+i}+\underset{n=1}{\overset{N-i}{\mathrm{\Σ}}}{b}_n{b}_{n+i}=\left\{\begin{array}{cc}2N& i=0\\ 0& i\≠0\end{array}\right.$

则({a_n}，{b_n})为互补格雷序列对(Golay complementary sequences，以下简称：GCS)，其中的任意一个序列{a_n}或{b_n}叫做互补格雷序列。其中，C_a(i)和C_b(i)分别为序列{a_n}与{b_n}的非周期自相关函数。

根据互补格雷序列的基本性质，若({a_n}，{b_n})为一对互补格雷序列对，则将其中的两个序列交换之后得到的({b_n}，{a_n})仍构成一对互补格雷序列对；将({a_n}，{b_n})中的任何一个序列取反之后，与另一个序列仍构成一对互补格雷序列对；将({a_n}，{b_n})中的任何一个序列取逆之后，与另一个序列仍构成一对互补格雷序列对；将{a_n}与{b_n}中的奇数位置或偶数位置元素取反之后，与另一个序列仍构成一对互补格雷序列对，据此生成短互补格雷序列对。

步骤302，发送端根据分布式多天线系统中发射天线的数量，由短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对。

具体地，通过公式： 

(R₁，R₂)＝(S₁S₂，S₁(-S₂))、 

与 

八个公式中两个以上的公式生成多个不同的长互补格雷序列对，其中，S₁＝{a_n}，S₂＝{b_n}，-S_i为序列S_i的按位取反， 

为序列S_i的反序，i为1或2，(R₁，R₂)为生成的长互补格雷序列对。

可以理解的是，本实施例中所采用的公式仅仅是举例性的，并非用于限定生成长互补格雷序列对的方式，本领域的技术人员根据互补格雷序列的性质也可以采用其他可用的公式来生成长互补格雷序列对。

可采用上述8个公式中的2个以上公式灵活生成大量长互补格雷序列对，从而可获得足够多的可用同步码字，用于支持多小区分布式多天线系统的同时同频的初始同步。

由

$R1\left(m\right)*R1\left(m\right)+R2\left(m\right)*R2\left(m\right)=\underset{n=1}{\overset{N-i}{\mathrm{\Σ}}}R1{\left(m\right)}_{n}R1{\left(k\right)}_{n+i}+\underset{n=1}{\overset{N-i}{\mathrm{\Σ}}}R2{\left(m\right)}_{n}R2{\left(m\right)}_{n+i}=\left\{\begin{array}{cc}2N& i=0\\ 0& i\≠0\end{array}\right.$

可知，由上述公式生成的长互补格雷序列对具有良好的自相关特性；

由于

及

可知，各不同长互补格雷序列对之间具有好的互不相关特性；

由

可知，即使是同一组长互补格雷序列对的两个序列，在零偏移条件下，如果R1与R2不是正确配对，其相关值依然很小。

步骤303，发送端从多组不同的长互补格雷序列对中选取互不相同的长互补格雷序列对分配给各发射天线。

如图4所示，为分布式多天线的分布示意图。3根分布式多天线分别位于等边三角形ABC的A、B、C三个顶点，等边三角形ABC内可以看成是由一个基站控制器统一调度的小区，则可以通过步骤302中的三个或三个以上公式，由同一对短互补格雷序列对生成三个或三个以上长互补格雷序列对，从生成的长互补格雷序列对任意选择3对长互补格雷序列对分配给A、B、C这3根发射天线使用，以作为各自的同步序列发射。

步骤304，发送端针对各长互补格雷序列对，分别以其中的一对格雷序列分别作为复数的实部与虚部，生成的复数作为时域同步序列。例如，针对长互补格雷序列对(R₁，R₂)，通过公式R₁+iR₂，生成时域同步序列A＝R₁+iR₂。

同时发送长互补格雷序列对，不但增加了可用同步序列的数量，而且可以实现一把“钥匙”能且只能打开一把“锁”，进而允许同一小区的分布式多天线可以分别使用多把“钥匙”，去适应移动台上的多把“锁”，不需采用多级同步码字来进行多级同步，实现简单。

步骤305，发送端对时域同步序列进行快速傅立叶变换(Fast FourierTransform FFT，以下简称：FFT)，对得到的频域同步序列进行OFDM映射，将频域同步序列按序插在子载波的奇数位置，在子载波的偶数位置插零，并对得到的新频域同步序列进行反向快速傅立叶变换(Inverse Fast FourierTransform FFT，以下简称：IFFT)，得到OFDM符号。

假设子载波数量为N，互补格雷序列对(R₁，R₂)的长度为N/2，A＝R₁+iR₂，对A＝R₁+iR₂进行FFT，得到N/2个频域同步序列，对该N/2个频域同步序列进行OFDM映射，将其按序插在N个子载波的奇数位置，N个子载波的偶数位置插0，得到新频域数据序列，再对该新频域数据序列进行IFFT，得到时域发射同步序列，即：OFDM符号，该OFDM符号中，前半部分与后半部分相同。

步骤306，发送端在OFDM符号前加CP后分别通过相应各发射天线发送。

步骤307，接收端通过各接收天线接收由发送端发送的OFDM符号，分别获取各接收天线接收到的数据的实部与虚部，并利用预先存储的或预先生成的互补格雷序列对，分别与一对实部与虚部做滑动相关求和运算，以识别各发射天线。其中，接收端可以采用如步骤302所示的方法，生成互补格雷序列对。

例如：R₁与R₂为从接收天线接收到的数据中获取到的实部与虚部，(A，B)为接收端预先存储的长互补格雷序列对，则：

在 

时，说明(R₁，R₂)为通过一个发射天线发送的一组长互补格雷序列对；

在 

时，说明(R₁，R₂)不构成通过一个发射天线发送的长互补格雷序列对。

步骤308，利用以下公式，分别对通过各发射天线发送的数据进行粗时间估计：

$M\left(n\right)=|{\underset{\mathrm{\τ}=0}{\overset{N/2}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{*}(n+\mathrm{\τ})r(n+\mathrm{\τ}+N/2)|}^2,$

$n_{e\left(\mathrm{coarse}\right)}=\max \left\{\underset{n}{\arg \max }\right[M\left(n\right)\left]\right\},$

其中，N为子载波数量，n_e(coarse)为粗时延估计值，r为接收端接收到的数据，假设发射数据为D，则经过信道传输后，接收端接收到的数据r可以表示为：r＝h*D+n0＝h*[a+i*b，a+i*b]+n₀，h为衰落信道，n₀为传输信道的高斯白噪声，τ为求和变量，τ＝1+2+…+N/2，n的取值范围为：n_e(coarse)-CPlength-TxGap≤n≤n_e(coarse)+CPlength+TxGap，CPlength为接收到的数据中携带的CP的长度，TxGap为不同发射天线之间的最大的时延间隔。

在高斯信道下，M(n)将会出现一个最大值平台，多径衰落信道下，M(n)也会出现一个最大值平台，但该平台比高斯信道下的短，信道的最大多径时延越大，该最大值平台越短。理论上，平台的结束位置对应的n值等于分布式多天线系统时延加上CP的长度。实际上，由于噪声与衰落信道的影响，平台的位置很难精确的确定，只能找到一个大致的范围，该范围内的任意值可作为粗时间估计值。

步骤309，利用以下公式，分别对通过各发射天线发送的数据进行平均频率偏移估计：

$P\left(n_{e\left(\mathrm{coarse}\right)}\right)=\underset{\mathrm{\τ}=0}{\overset{N/2}{\mathrm{\Σ}}}{r}^{*}(n_{e\left(\mathrm{coarse}\right)}+\mathrm{\τ})r(n_{e\left(\mathrm{coarse}\right)}+\mathrm{\τ}+N/2),$

${\tilde{f}}_e=\mathrm{angle}\left(P\left(n_{e\left(\mathrm{coarse}\right)}\right)\right)/\mathrm{\π}.$

其中， 为平均频率偏移估计值。本发明人通过仿真发现，GC码字的相关长度越长，平均频率偏移估计性能也越好。

由于本实施例中，不同发射天线的同步序列是靠码字区分的，占用的时带和频带重叠，此处假设：A、B、C三个位置的3根分布式多天线的晶振频率大致一致，它们与移动台接收机的晶振频率偏差也几乎一致，假设移动台只需要估计一个频率偏移值。

步骤310，利用以下公式，分别对通过各发射天线发送的数据进行精时间估计：

$R_i\left(n\right)=\underset{\mathrm{\τ}=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{real}\left(s_i\left(\mathrm{\τ}\right)\right)\×\mathrm{real}\left(r(n+\mathrm{\τ})\right)+\mathrm{imag}\left(s_i\left(\mathrm{\τ}\right)\right)\×\mathrm{imag}\left(r(n+\mathrm{\τ})\right);$

${n^i}_e=\max \left\{\underset{n}{\arg \max }\right[R_i\left(n\right)\left]\right\}.$

其中，i为第i根发射天线，S_i为接收端生成的对应第i根发射天线的长度为N的时间同步序列，real(*)为取实部，iamg(*)为取虚部，nⁱ _e(fine)为第i个发射天线的精时间估计值。

此处的细时间估计是用接收端存储的同步序列与接收到的数据做相关，利用GC码字良好的自相关性能与互不相关性，准确地找出每一根发射天线的时间同步点。

另外，在上述实施例的步骤303中，也可以将同一长互补格雷序列对分配给两个发射天线，此时，步骤304中，针对这两根天线，可以分别通过公式R₁+iR₂与R₂+iR₁，由选取的同一长互补格雷序列对生成两个互不相同的时域同步序列，这样，由于两个发射天线可以使用同一对长互补格雷序列对，步骤303中选取的长互补格雷序列对的数目可小于各发射天线的长互补格雷序列对，这样，在长互补格雷序列对的数目一定的情况下，可以增加步骤304中时域同步序列的数目，以便增加使用长互补格雷序列对的天线的数量。例如：针对一对长互补格雷序列对(R1，R2)，可以规定短CP长度的情况下使用R₁+iR₂的时域同步序列，长CP长度的情况下使用R₂+iR₁的时域同步序列，通过测试验证可知，时域同步序列R₁+iR₂与R₂+iR₁可以获得很好的互不相关性。相应的，步骤306中，可以在分配给这两根天线发送的OFDM符号前加不同长度的CP后发送。若接收端获取到的两组相同的实部与虚部，则进一步结合接收到的数据中携带的CP的长度识别这两根发射天线。本发明实施例支持区分长/短CP，不同长度的CP可使用同一长互补格雷序列对，可生成较多数量的时域同步序列，这就使得小区间同步序列的分配乃至系统组网更加灵活，可使小区间同步信号的相互干扰得到降低和抑制。

如图5所示，为本发明同步信息的发送装置实施例的结构示意图，该实施例的同步信息的发送装置可作为发送端，用于实现如图1所示实施例的流程，其包括依次连接的：

第一生成模块，用于由预先生成并存储的，或者实时生成的短互补格雷序列对，生成多个互不相同的长互补格雷序列对；分配模块，用于从多个互不相同的长互补格雷序列对中选取分配给各发射天线的长互补格雷序列对；第二生成模块，用于分别根据选取的长互补格雷序列对生成互不相同的时域 同步序列；调制模块，用于分别对生成的时域同步序列进行OFDM调制，生成OFDM符号；发送模块，用于在OFDM符号前加CP后分别通过相应各发射天线发送。

如图6所示，为本发明同步信息的接收装置实施例的结构示意图，该实施例的同步信息的接收装置可作为接收端，用于实现如图2所示的流程或图3所示实施例中相应的接收流程，其包括：

获取模块，用于从各接收天线接收到的数据中获取到实部与虚部；运算模块，与获取模块连接，用于利用预先存储的或预先生成的互补格雷序列对，分别与获取到的一对实部与虚部做滑动相关求和运算；识别模块，与运算模块连接，用于根据滑动相关求和运算结果，识别各发射天线；估计单元，用于根据所述识别模块的识别结果，分别对通过各发射天线发送的数据进行时间估计与频率偏移估计。

在图6所示的上述实施例中，估计单元可以包括粗时间估计模块、频率偏移估计模块与精时间估计模块。其中，粗时间估计模块，与识别模块连接，用于根据所述识别模块的识别结果，分别对通过各发射天线发送的数据进行粗时间估计；频率偏移估计模块，与粗时间估计模块及识别模块连接，用于根据识别模块的识别结果与粗时间估计值，分别对通过各发射天线发送的数据进行平均频率偏移估计；精时间估计模块，与粗时间估计模块及识别模块连接，用于根据所述识别模块的识别结果与所述粗时间估计值，对平均频率偏移估计后的数据进行精时间估计。

再参见图6，同步接收装置中还可以包括存储模块，与运算模块连接，用于存储发送端发送的或预先生成的长互补格雷序列对；运算模块利用存储模块中预先存储的长互补格雷序列对，分别与获取到的一对实部与虚部做滑动相关求和运算。

如图6所示，为本发明同步系统实施例的结构示意图，该实施例的同步 系统由图4所示的同步发送装置与图5所示的同步接收装置构成，可用于实现如图3所示实施例的流程，其中，同步发送装置中的发送模块，通过各发射天线及各接收天线，与同步接收装置中的获取模块连接，获取模块通过接收天线接收由各发射天线发送的数据，并从各接收天线接收到的数据中获取到实部与虚部。

根据互补格雷序列对的特点，按照现有技术，将互补格雷序列对拆分成两个单独的格雷序列分开使用后，很有可能出现一把“钥匙”打开多把“锁”的情况，互不相关性较差，因此，现有技术中同一小区或相邻小区只能使用同一对互补格雷序列对，由于单从同一套格雷序列得到的同步码字无法区分不同的天线，现有技术中利用EGC生成的单一的格雷序列仅适用于无线小区内单天线的同步，不支持同一小区的分布式多天线系统的同步要求，如果采用频分复用或者时分复用方式来区分多天线，则会增加系统组网与多天线协作策略的复杂度；其次，利用EGC生成的格雷序列只有一种，无线通信系统的相邻小区都利用同一套格雷序列进行初始同步，相邻小区之间很容易相互干扰，限制了初始同步精度；并且，由于现有技术中同一小区或相邻小区只能使用同一对互补格雷序列对，整个系统可用的第一级同步序列数量非常少，必须采用多级同步码字来进行同步，而这又增加了同步的复杂性；另外，在系统受到干扰时，拆分使用的格雷序列对极易受到相邻小区同步信号的影响，其匹配性能无法得到稳定保证。

而根据本发明实施例，由短互补格雷序列对生成多个互不相同的长互补格雷序列对，分别由选取的长互补格雷序列对生成互不相同的时域同步序列分配给相应各发射天线发送，可用于分布式多天线OFDM系统的同步；由于各天线发送的长互补格雷序列对由短互补格雷序列对生成，互补格雷序列的互不相关性较好，相邻小区之间不易相互干扰，提高了时间与频率偏移估计的精确度；同一小区或相邻小区可使用不同互补格雷序列对，通信系统可用同步序列数量较多，与现有技术相比，无需采用多级同步码字来进行 同步，同步实现简单；同时发送生成的长互补格雷序列对，与现有技术拆分使用的格雷序列对相比，其匹配性能可以得到稳定保证；并且，本发明实施例支持区分长/短CP，不同长度的CP可使用同一长互补格雷序列对，可生成较多数量的时域同步序列，这就使得小区间同步序列的分配乃至系统组网更加灵活，可使小区间同步信号的相互干扰得到降低和抑制。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明作限制性理解。尽管参照上述较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这种修改或者等同替换并不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (19)

1.一种同步信息的发送方法，其特征在于，包括： 

根据短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对； 

从所述多组互不相同的长互补格雷序列对中选取长互补格雷序列对分配给各发射天线； 

根据所述选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列； 

对所述时域同步序列进行正交频分复用调制，生成正交频分复用符号； 

在所述正交频分复用符号前加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述由短互补格雷序列对生成多组不同的长互补格雷序列对之前，还包括：选择或生成所述短互补格雷序列对。 

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述由短互补格雷序列对生成多组不同的长互补格雷序列对具体为：通过公式

(R₁，R₂)＝(S₁S₂，S₁(-S₂))、 

与 中两个以上的公式生成多组不同的长互补格雷序列对，其中，(S₁，S₂)为一对短互补序列对，-S_i为序列S_i的按位取反， 

为序列S_i 的反序，i为1或2，(R₁，R₂)为生成的长互补格雷序列对。 

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，从所述分配给各发射天线的长互补格雷序列对为互不相同的长互补格雷序列。 

5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列具体为： 

将每一对长互补格雷序列分别作为复数的实部与虚部，生成的复数作为时域同步序列。 

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分别对所述时域同步序列进行正交频分复用调制，生成正交频分复用符号包括：

对时域同步序列进行快速傅立叶变换，对得到的频域同步序列进行正交频分复用映射，将所述频域同步序列按序插在子载波的奇数位置，在所述子载波的偶数位置插零，并对得到的新频域同步序列进行反向快速傅立叶变换，得到正交频分复用符号。

7.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在所述正交频分复用符号加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送具体为：

分配给两根发射天线的长互补格雷序列对相同时，在与相同长互补格雷序列对对应的正交频分复用符号前加不同长度的循环前缀后分别通过相应各发射天线发送。

8.一种同步信息的接收方法，其特征在于，包括：

分别获取各接收天线接收到的数据的实部与虚部；所述各接收天线接收到的数据为：发送端根据短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对；从所述多组互不相同的长互补格雷序列对中选取长互补格雷序列对分配给各发射天线；根据所述选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列；对所述时域同步序列进行正交频分复用调制，生成正交频分复用符号；在所述正交频分复用符号前加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送的数据；

利用预先存储的或预先生成的互补格雷序列对，分别与获取到的一对实部与虚部做滑动相关求和运算；

根据滑动相关求和运算结果，识别各发射天线；

所述预先存储的互补格雷序列对为所述发送端发送的分配给各发射天线的长互补格雷序列对；所述预先生成的互补格雷序列对采用与所述发送端侧相同的生成方法，为根据短互补格雷序列对预先生成的多组互不相同的长互补格雷序列对。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，利用预先存储的或预先生 成的互补格雷序列对，分别与一对实部与虚部做滑动相关求和运算，识别各发射天线具体为：

若 

则(R₁，R₂)为通过一个发射天线发送的一组长互补格雷序列对；

若 

则(R₁，R₂)不构成通过一个发射天线发送的长互补格雷序列对；

其中，R₁与R₂为接收端由接收天线接收到的数据中获取到的实部与虚部，(A，B)为接收端预先存储的所述长互补格雷序列对。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，若接收端获取到两组相同的实部与虚部，则进一步结合所述数据中携带的循环前缀的长度识别各发射天线。

11.根据权利要求8至10任意一项所述的方法，其特征在于，识别各发射天线后，还包括：

分别对通过各发射天线发送的数据进行粗时间估计、平均频率偏移估计与精时间估计。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过公式 

与 

进行粗时间估计；

通过公式 

与 

进行平均频率偏移估计；

通过公式 

与 进行精时间估计；

其中，N为子载波数量，n_e(coarse)为粗时延估计值，r为接收端接收到的数据，τ为求和变量，τ＝1+2+...+N/2，n的取值范围为：n_e(coarse)-CPlength-TxGap≤n≤n_e(coarse)+CPlength+TxGap，CPlength为接收到的数据中携带的CP的长度，TxGap为不同发射天线之间的最大的时延间隔， 

为平均频率偏移估计值，i为第i根发射天线，S_i为接收端生成的对应第i根发射天线的长度为N的时间同步序列，real(*)为取实部，iamg(*)为取虚部，nⁱ _e(fine)为第i个发射天线的精时间估计值。

13.一种同步信息的发送装置，其特征在于，包括：

第一生成模块，用于根据短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对；

分配模块，用于从所述多组互不相同的长互补格雷序列对中选取长互补格雷序列对分配给各发射天线；

第二生成模块，用于分别根据选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列；

调制模块，用于分别对所述时域同步序列进行正交频分复用调制，生成正交频分复用符号；

发送模块，用于在所述正交频分复用符号前加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送。

14.一种同步信息的接收装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于从各接收天线接收到的数据中获取到实部与虚部；所述各接收天线接收到的数据为：同步信息的发送装置根据短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对；从所述多组互不相同的长互补格雷序列对中选取长互补格雷序列对分配给各发射天线；根据所述选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列；对所述时域同步序列进行正交频分复用调制， 生成正交频分复用符号；在所述正交频分复用符号前加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送的数据；

运算模块，用于利用预先存储的或预先生成的互补格雷序列对，分别与获取到的一对实部与虚部做滑动相关求和运算；所述预先存储的互补格雷序列对为所述同步信息的发送装置发送的分配给各发射天线的长互补格雷序列对；所述预先生成的互补格雷序列对采用与所述同步信息的发送装置侧相同的生成方法，为根据短互补格雷序列对预先生成的多组互不相同的长互补格雷序列对；

识别模块，用于根据滑动相关求和运算结果，识别各发射天线；

估计单元，用于根据所述识别模块的识别结果，分别对通过各发射天线发送的数据进行时间估计与频率偏移估计。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述估计单元包括：

粗时间估计模块，用于根据所述识别模块的识别结果，分别对通过各发射天线发送的数据进行粗时间估计；

频率偏移估计模块，用于根据所述识别模块的识别结果与所述粗时间估计值，分别对通过各发射天线发送的数据进行平均频率偏移估计；

精时间估计模块，用于根据所述识别模块的识别结果与所述粗时间估计值，对平均频率偏移估计后的数据进行精时间估计。

16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，还包括：

存储模块，用于存储预先生成的或发送端发送的长互补格雷序列对；

所述运算模块利用所述存储模块中预先存储的长互补格雷序列对，分别与获取到的一对实部与虚部做滑动相关求和运算。

17.一种同步系统，包括同步信息的发送装置与同步信息的接收装置，其特征在于，所述同步信息的发送装置包括：

第一生成模块，用于根据短互补格雷序列对生成多组互不相同的长互补格雷序列对； 

分配模块，用于从所述多组互不相同的长互补格雷序列对中选取长互补格雷序列对分配给各发射天线；

第二生成模块，用于分别根据选取的各长互补格雷序列对生成时域同步序列；

调制模块，用于分别对所述时域同步序列进行正交频分复用调制，生成正交频分复用符号；

发送模块，用于在所述正交频分复用符号前加循环前缀后分别通过相应各发射天线发送；

所述同步信息的接收装置包括：

获取模块，用于从各接收天线接收到的数据中获取到实部与虚部；

运算模块，用于利用预先存储的或预先生成的互补格雷序列对，分别与获取到的一对实部与虚部做滑动相关求和运算；所述预先存储的互补格雷序列对为所述同步信息的发送装置发送的分配给各发射天线的长互补格雷序列对；所述预先生成的互补格雷序列对采用与所述同步信息的发送装置的所述第一生成模块相同的生成方法，为在所述同步信息的接收装置侧根据所述短互补格雷序列对预先生成的所述多组互不相同的长互补格雷序列对；

识别模块，用于根据滑动相关求和运算结果，识别各发射天线；

估计单元，用于根据所述识别模块的识别结果，分别对通过各发射天线发送的数据进行时间估计与频率偏移估计。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述估计单元包括：

粗时间估计模块，用于根据所述识别模块的识别结果，分别对通过各发射天线发送的数据进行粗时间估计；

频率偏移估计模块，用于根据所述识别模块的识别结果与所述粗时间估计值，分别对通过各发射天线发送的数据进行平均频率偏移估计；

精时间估计模块，用于根据所述识别模块的识别结果与所述粗时间估计值，对平均频率偏移估计后的数据进行精时间估计。 

19.根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于，所述同步信息的接收装置还包括：

存储模块，用于存储预先生成的或发送端发送的长互补格雷序列对；

所述运算模块利用所述存储模块中预先存储的长互补格雷序列对，分别与获取到的一对实部与虚部做滑动相关求和运算。 

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