CN105187353B - 一种ofdm系统中的符号定时同步方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种OFDM系统中的符号定时同步方法及装置，在本方案中，在方案中，由于在细同步时，进行信号相关运算得到至少一个峰值，然后选择满足预置条件的峰值，该预置条件包括：对峰值对应的位置后的信号进行解调后，解调前的SNR与解调后的EVM的差值的绝对值小于或等于第二预设阈值，并将选择的峰值对应的位置，作为符号定时同步的起始位置，这样，相较于现有技术由于SNR与EVM的差值的绝对值小于或等于第二预设阈值，相比相关技术，可保证找到的起始位置的准确性，消除ISI从而提高符号定时同步的准确性。

Description

一种OFDM系统中的符号定时同步方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种OFDM系统中的符号定时同步方法及装置。

背景技术

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术。OFDM技术是多载波传输方案的实现方式之一，它的调制和解调是分别基于IFFT(反快速傅立叶变换)和FFT(快速傅立叶变换)来实现的，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。OFDM技术基本原理是将高速的原信号分割为N个子信号，分割后的码元速率为原信号的1/N倍，然后用N个子信号去分别调制N个相互正交的子载波。OFDM技术对同步误差十分敏感。接收端为了能够正确解调，必须找到OFDM符号的起始位置，因此需要进行符号定时同步。如果符号定时同步不准确，就会引起严重的ISI(Inter Symbol Interference，符号间干扰)。

相关技术中，通常采用训练序列实现符号定时同步。在无线通信中，训练序列就是在发送的数据帧前面含有一部分已知的码元，用于信号接收端的同步和信道估计。训练序列一般在形式上表现为具有重复周期的一个或多个连续的符号。通常，训练序列通常包含有短训练序列和长训练序列两种。相关技术中通通常采用信号互相关或信号自相关的方法，确定相关度，然后将相关度的峰值位置对应的信号位置，作为定时同步的起始位置。

然而，上述符号定时同步的方法，受噪声影响较大，相关度的峰值的位置容易发生变化，因而，在噪声较大时，上述方法难以准确的确定符号定时同步的起始位置。

发明内容

本发明实施例提供了一种OFDM系统中的符号定时同步方法及装置，用以解决目前存在的由于受噪声影响较大，难以准确的确定符号定时同步的起始位置的问题。

本发明实施例提供了一种OFDM系统中的符号定时同步方法，包括：

根据短训练序列，对接收到的信号进行第一信号相关运算，得到第一相关度；并，

确定接收到的所述信号中、第一相关度大于或等于第一预设阈值的位置为细同步参考位置；

在接收到的所述信号中、以细同步参考位置为基准、得到预设范围内的信号；

根据长训练序列，对所述预设范围内的信号进行第二信号相关运算，得到第二相关度，其中，所述第二相关度包括至少一个峰值；

从所述至少一个峰值中，选择满足预置条件的峰值，并将选择的峰值对应的位置，作为符号定时同步的起始位置；其中，所述预置条件包括：对峰值对应的位置后的信号进行解调后，解调前的SNR(Signal Noise Ratio,信噪比)与解调后的EVM(Error VectorMagnitude，误差向量幅度)的差值的绝对值小于或等于第二预设阈值。

进一步地，本发明实施例还提供了一种OFDM系统中的符号定时同步装置，包括：

第一相关运算模块，用于根据短训练序列，对接收到的信号进行第一信号相关运算，得到第一相关度；

参考位置确定模块，用于确定接收到的所述信号中、第一相关度大于或等于第一预设阈值的位置为细同步参考位置；

预设范围信号确定模块，用于在接收到的所述信号中、以细同步参考位置为基准、得到预设范围内的信号；

第二相关运算模块，用于根据长训练序列，对所述预设范围内的信号进行第二信号相关运算，得到第二相关度，其中，所述第二相关度包括至少一个峰值；

起始位置确定模块，用于从所述至少一个峰值中，选择满足预置条件的峰值，并将选择的峰值对应的位置，作为符号定时同步的起始位置；其中，所述预置条件包括：对峰值对应的位置后的信号进行解调后，解调前的SNR与解调后的EVM的差值的绝对值小于或等于第二预设阈值。

本发明有益效果如下：本发明实施例中，通过选择满足预置条件的峰值，使得确定的起始位置较准确，从而可以消除ISI，提高符号定时同步的准确性。由于可以消除ISI，使得OFDM系统的性能得以提高，从而增强通信的可靠性。此外，通过本发明实施例提供的符号定时同步的方法，可以精确确定每个OFDM符号的起始位置。根据现有技术要求，起始位置确定在CP(Cyclic Prefix,循环前缀)范围内即可，一般情况下CP长度越大，越容易找到OFDM符号的起始位置。由于本发明实施例中能够准确的确定OFDM符号的起始位置，从而可以对CP的长度要求降低，即缩短CP的长度，从而提高系统的吞吐率。此外，本发明实施例中，由于选择的是满足预置条件的峰值对应的位置，可以在低信噪比的情况下，准确的确定符号定时同步的起始位置，保证在低信噪比的情况下OFDM系统的通信性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明实施例一中所述OFDM系统中的符号定时同步方法的流程示意图；

图2所示为本发明实施例一中所述选取预设范围内的信号的示意图；

图3所示为本发明实施例二中所述OFDM系统中的符号定时同步装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种OFDM系统中的符号定时同步方法，在本发明实施例所述技术方案中，由于在细同步时，进行信号相关运算得到至少一个峰值，然后选择满足预置条件的峰值，该预置条件包括：对峰值对应的位置后的信号进行解调后，解调前的信噪比SNR与解调后的误差向量幅度EVM的差值的绝对值小于或等于第二预设阈值，并将选择的峰值对应的位置，作为符号定时同步的起始位置，这样，相较于现有技术由于SNR与EVM的差值的绝对值小于或等于第二预设阈值，相比相关技术，可保证找到的起始位置的准确性，消除ISI(Inter Symbol Interference，符号间干扰)从而提高符号定时同步的准确性。

此外，本发明实施例中，为了提高符号定时同步的速度，进行两次细同步，并将两次细同步的与同一位置对应的峰值作为峰值集合，并从峰值集合中选择满足预置条件的峰值。由于两次细同步能够减少被选择的峰值的数量，由此可以提高符号定时同步的速度。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，其为本发明实施例一中所述OFDM系统中的符号定时同步的流程示意图，所述方法可包括以下步骤：

步骤101：根据短训练序列，对接收到的信号进行第一信号相关运算，得到第一相关度。

步骤102：确定接收到的所述信号中、第一相关度大于或等于第一预设阈值的位置为细同步参考位置。

其中，在一个实施例中，步骤102可用于确定符号定时同步的起始位置的大概范围，故步骤102实现粗同步即可，由此，步骤102中的第一预设阈值可以设置为一个较小的值，例如当第一相关度的取值区间为[0,1]时，第一预设阈值可以为0.3，当然，需要说明的是，此处的举例仅用于说明本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。

步骤103：在接收到的所述信号中、以细同步参考位置为基准、得到预设范围内的信号。

步骤104：根据长训练序列，对所述预设范围内的信号进行第二信号相关运算，得到第二相关度，其中，所述第二相关度包括至少一个峰值。

步骤105：从所述至少一个峰值中，选择满足预置条件的峰值，并将选择的峰值对应的位置，作为符号定时同步的起始位置；其中，所述预置条件包括：对峰值对应的位置后的信号进行解调后，解调前的SNR与解调后的EVM的差值的绝对值小于或等于第二预设阈值。

其中，在一个实施例中，步骤105中的SNR与EVM越接近(即，解调前的SNR与解调后的EVM的差值的绝对值越小)，表示符号定时同步的起始位置选择的越准确。故此，步骤105第二预设阈值可以设置为较小的值。同步的精度要求越高，第二预设阈值越小，具体实施时可以根据要求同步的精度进行设定，本发明实施例对此不做赘述。

其中，在一个实施例中，步骤103，可具体执行为：将接收到的所述信号中、从所述细同步参考位置开始的向前第一预设时长，以及向后第二预设时长内的信号作为所述预设范围内的信号。

例如，如图2所示，一段信号中，A点为先接收到的信号，B点为后接收到的信号，C点为根据步骤101和步骤102确定的细同步参考位置，从所述细同步参考位置开始的向前第一预设时长的信号为CD之间的信号，从所述细同步参考位置开始的向后第二预设时长内的信号为EC之间的信号，那么预设范围内的信号为ED之间的信号。

进一步的，为了能够准确的找到符号定时同步的起始位置，第一预设时长可以为至少一个短训练序列的时长，第二预设时长可以为至少一个长训练序列的时长，那么预设范围内的信号包括至少一个短训练序列和至少一个长训练序列。当然为了能够准确的找到符号定时同步的起始位置，可以根据实际需求设定第一预设时长和第二预设时长，以使预设范围内的信号包括全部短训练序列的信号以及长训练序列的信号。

其中，在一个实施例中，第二相关度包括的峰值可能有多个，为了能够减少峰值的数量，以便于能够从少数的峰值选择出满足预置条件的峰值，从而提高符号定时同步的速度，本发明实施例中，在进行细同步时，进行两次细同步。具体的，在步骤102(即得到预设范围内的信号)之后，且在步骤105(即选择满足预置条件的峰值)之前，还可以包括以下步骤：

步骤A1：根据所述短训练序列，对所述预设范围内的信号进行第三信号相关运算，得到第三相关度，其中，所述第三相关度包括至少一个峰值。

步骤A2：由所述第三相关度包括的至少一个峰值中，以及所述第二相关度包括的至少一个峰值中，对应接收到的所述信号中同一位置的峰值作为峰值集合。

例如，第二相关度包括的至少一个峰值分别为G1、G2、G3其对应的接收到的信号的位置分别为W1、W2、W3。第三相关度包括的至少一个峰值分别为F1、F2、F3、F4、其对应的接收到的信号的位置分别为W1、W3、W4、W5。则执行步骤A2，对应接收到的所述信号中同一位置的峰值分别为W1和W3，则峰值集合中元素为W1和W3。

执行步骤A2之后，则步骤105(即所述从所述至少一个峰值中，选择满足预置条件的峰值)，可具体执行为：从所述峰值集合中，选择满足预置条件的峰值。

需要说明的是，本发明实施例中仅列举优化的实施方式，任何基于本发明实施例的构思，能够减少峰值的数量的方法，均适用于本发明实施例，本发明实施例对此不做限定。

其中，在一个实施例中，所述第一信号相关运算包括自相关运算或互相关运算。

其中，在一个实施例中，所述第二信号相关运算包括自相关运算或互相关运算。

其中，在一个实施例中，所述第三信号相关运算包括自相关运算或互相关运算。

其中，上述第一信号相关运算、第二信号相关运算、第三信号相关运算中的“相关运算”的结果即各相关度，是对信号相关程度的一种度量。“自相关运算”可以看作是信号与自身的延迟信号相关程度的度量。“互相关运算”，可以看作是对两个信号相关程度的度量，相关程度用“相关度”表示，相关度越大表示信号越相似，反之，相关度越小表示信号差距越大。

这样，具体实施时，可以根据实际需求配置上述的第一信号相关运算、第二信号相关运算、第三信号相关运算为相关运算还是互相关运算。

其中，在一个实施例中，为便于获得所述SNR，可以先计算解调前的信号的能量，然后根据计算的能量确定所述SNR。当然，需要说明的是，任何根据现有技术确定所述SNR的方法均适用于本发明实施例，本发明对此不做限定。

其中，在一个实施例中，可以串行的方式选择满足预置条件的峰值，也可以根据并行的方式选择满足预置条件的峰值，具体的：

1)、串行的方式选择满足预置条件的峰值，可包括以下步骤：

步骤B1：按照预设选择规则选择一个峰值。

其中，选择规则，例如是峰值对应的位置的先后顺序，优先选择峰值对应的位置靠前的峰值。其中，位置的前后，可以是接收到信号的先后顺序。

步骤B2：对选择的峰值对应位置后的信号进行解调。

步骤B3：计算解调后的EVM与解调前的SNR的差值的绝对值。

步骤B4：判断计算得到的绝对值是否小于或等于第二预设阈值，若是，则本次选择的峰值为满足预置条件的峰值；否则，按照预设选择规则选择下一个峰值，并返回步骤B2。

这样，以串行的方式选择满足预置条件的峰值时，每次仅对一个峰值判断其是否满足预置条件。

2)、并行的方式选择满足预置条件的峰值，可包括以下步骤：

步骤B1：按照预设选择规则选择至少两个峰值。

其中，预设选择规则，可以同上，在此不再赘述。

步骤B2：以并行的方式，分别判断选择的至少两个峰值中是否有满足预置条件的峰值，若是，则结束，若否，则返回按照预设选择规则未被选择过的至少两个峰值，然后返回步骤B2。

这样，以并行的方式选择满足预置条件的峰值时，每次同时对多个峰值进行判断，从而可以提高找出满足预置条件的峰值的速度，提高符号定时同步的效率。

综上，本发明实施例中，通过选择满足预置条件的峰值，使得确定的起始位置较准确，从而可以消除ISI，提高符号定时同步的准确性。由于可以消除ISI，使得OFDM系统的性能得以提高，从而增强通信的可靠性。此外，通过本发明实施例提供的符号定时同步的方法，可以精确确定每个OFDM符号的起始位置，从而可以缩短CP((Cyclic Prefix,循环前缀)的长度，从而提高系统的吞吐率。

此外，本发明实施例中，由于选择的是满足预置条件的峰值对应的位置，可以在低信噪比的情况下，准确的确定符号定时同步的起始位置，保证在低信噪比的情况下OFDM系统的通信性能。

实施例二

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种OFDM系统中的符号定时同步装置，如图3所示，包括：

第一相关运算模块301，用于根据短训练序列，对接收到的信号进行第一信号相关运算，得到第一相关度；

参考位置确定模块302，用于确定接收到的所述信号中、第一相关度大于或等于第一预设阈值的位置为细同步参考位置；

预设范围信号确定模块303，用于在接收到的所述信号中、以细同步参考位置为基准、得到预设范围内的信号；

第二相关运算模块304，用于根据长训练序列，对所述预设范围内的信号进行第二信号相关运算，得到第二相关度，其中，所述第二相关度包括至少一个峰值；

起始位置确定模块305，用于从所述至少一个峰值中，选择满足预置条件的峰值，并将选择的峰值对应的位置，作为符号定时同步的起始位置；其中，所述预置条件包括：对峰值对应的位置后的信号进行解调后，解调前的SNR与解调后的EVM的差值的绝对值小于或等于第二预设阈值。

其中，在一个实施例中，所述预设范围信号确定模块，具体用于将接收到的所述信号中、从所述细同步参考位置开始的向前第一预设时长，以及向后第二预设时长内的信号作为所述预设范围内的信号。

其中，在一个实施例中，所述装置还包括：

第三相关运算模块，用于所述预设范围信号确定模块得到预设范围内的信号之后，且所述起始位置确定模块从所述至少一个峰值中，选择满足预置条件的峰值之前，根据所述短训练序列，对所述预设范围内的信号进行第三信号相关运算，得到第三相关度，其中，所述第三相关度包括至少一个峰值；

峰值集合确定模块，用于由所述第三相关度包括的至少一个峰值中，以及所述第二相关度包括的至少一个峰值中，对应接收到的所述信号中同一位置的峰值作为峰值集合；

所述起始位置确定模块，具体用于从所述峰值集合中，选择满足预置条件的峰值。

其中，在一个实施例中，所述第一信号相关运算包括自相关运算或互相关运算；

所述第二信号相关运算包括自相关运算或互相关运算；

所述第三信号相关运算包括自相关运算或互相关运算。

其中，在一个实施例中，所述装置还包括:

信噪比确定模块，用于根据以下方法获得所述SNR:

计算解调前的信号的能量，并根据计算的能量确定所述SNR。

本发明实施例提供的OFDM系统中的符号定时同步装置，通过选择满足预置条件的峰值，使得确定的起始位置较准确，从而可以消除ISI，提高符号定时同步的准确性。由于可以消除ISI，使得OFDM系统的性能得以提高，从而增强通信的可靠性。此外，通过本发明实施例提供的符号定时同步装置，可以精确确定每个OFDM符号的起始位置，从而可以缩短CP((Cyclic Prefix,循环前缀)的长度，从而提高系统的吞吐率。

此外，本发明实施例中，由于选择的是满足预置条件的峰值对应的位置，可以在低信噪比的情况下，准确的确定符号定时同步的起始位置，保证在低信噪比的情况下OFDM系统的通信性能。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(装置)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理装置上，使得在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种OFDM系统中的符号定时同步方法，其特征在于，包括：

根据短训练序列，对接收到的信号进行第一信号相关运算，得到第一相关度；并，

确定接收到的所述信号中、第一相关度大于或等于第一预设阈值的位置为细同步参考位置；

在接收到的所述信号中、以细同步参考位置为基准、得到预设范围内的信号；

根据长训练序列，对所述预设范围内的信号进行第二信号相关运算，得到第二相关度，其中，所述第二相关度包括至少一个峰值；

从所述至少一个峰值中，选择满足预置条件的峰值，并将选择的峰值对应的位置，作为符号定时同步的起始位置；其中，所述预置条件包括：对峰值对应的位置后的信号进行解调后，解调前的信噪比SNR与解调后的误差向量幅度EVM的差值的绝对值小于或等于第二预设阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在接收到的所述信号中、以细同步参考位置为基准、得到预设范围内的信号，具体包括：

将接收到的所述信号中、从所述细同步参考位置开始的向前第一预设时长，以及向后第二预设时长内的信号作为所述预设范围内的信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到预设范围内的信号之后，且所述从所述至少一个峰值中，选择满足预置条件的峰值之前，所述方法还包括：

根据所述短训练序列，对所述预设范围内的信号进行第三信号相关运算，得到第三相关度，其中，所述第三相关度包括至少一个峰值；

由所述第三相关度包括的至少一个峰值中，以及所述第二相关度包括的至少一个峰值中，对应接收到的所述信号中同一位置的峰值作为峰值集合；

所述从所述至少一个峰值中，选择满足预置条件的峰值，具体包括：

从所述峰值集合中，选择满足预置条件的峰值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一信号相关运算包括自相关运算或互相关运算；

所述第二信号相关运算包括自相关运算或互相关运算；

所述第三信号相关运算包括自相关运算或互相关运算。

5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于，根据以下方法获得所述SNR：

计算解调前的信号的能量，并根据计算的能量确定所述SNR。

6.一种OFDM系统中的符号定时同步装置，其特征在于，包括：

第一相关运算模块，用于根据短训练序列，对接收到的信号进行第一信号相关运算，得到第一相关度；

参考位置确定模块，用于确定接收到的所述信号中、第一相关度大于或等于第一预设阈值的位置为细同步参考位置；

预设范围信号确定模块，用于在接收到的所述信号中、以细同步参考位置为基准、得到预设范围内的信号；

第二相关运算模块，用于根据长训练序列，对所述预设范围内的信号进行第二信号相关运算，得到第二相关度，其中，所述第二相关度包括至少一个峰值；

起始位置确定模块，用于从所述至少一个峰值中，选择满足预置条件的峰值，并将选择的峰值对应的位置，作为符号定时同步的起始位置；其中，所述预置条件包括：对峰值对应的位置后的信号进行解调后，解调前的信噪比SNR与解调后的误差向量幅度EVM的差值的绝对值小于或等于第二预设阈值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设范围信号确定模块，具体用于将接收到的所述信号中、从所述细同步参考位置开始的向前第一预设时长，以及向后第二预设时长内的信号作为所述预设范围内的信号。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三相关运算模块，用于所述预设范围信号确定模块得到预设范围内的信号之后，且所述起始位置确定模块从所述至少一个峰值中，选择满足预置条件的峰值之前，根据所述短训练序列，对所述预设范围内的信号进行第三信号相关运算，得到第三相关度，其中，所述第三相关度包括至少一个峰值；

峰值集合确定模块，用于由所述第三相关度包括的至少一个峰值中，以及所述第二相关度包括的至少一个峰值中，对应接收到的所述信号中同一位置的峰值作为峰值集合；

所述起始位置确定模块，具体用于从所述峰值集合中，选择满足预置条件的峰值。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一信号相关运算包括自相关运算或互相关运算；

所述第二信号相关运算包括自相关运算或互相关运算；

所述第三信号相关运算包括自相关运算或互相关运算。

10.根据权利要求6-9中任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:

信噪比确定模块，用于根据以下方法获得所述SNR:

计算解调前的信号的能量，并根据计算的能量确定所述SNR。