专利名称：一种提高无线信道测量的定时同步精度的方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种提高无线信道测量的定时同步精度的方法。
背景技术：
在实际的无线通信系统中，由于发射机和接收机采用不同的基准时钟源，信号从发射机到接收机之间存在传输时延，发射机的数模变换器(Digital-to-AnalogConverter, D/A)和接收机的模数变换器(Analog-to-Digital Converter,A/D)存在变换时延，发射机和接收机的射频电路中的滤波器等也会引入时延，因此发射信号与接收信号之间必然存在定时偏移。在无线信道测量中，信道冲激响应是最重要的待测参数，而定时偏移会显著影响信道冲激响应的准确度。无线传输信道通常模型化为线性卷积信道，即接收信号是发送信号与信道冲激响应的卷积。如果发送信号被分解为前后相继的传输块，并在每个传输块前加上循环前缀 (Cyclic Prefix, CP)，在接收端丢弃CP后，线性卷积信道可以转化为循环卷积信道，与每个传输块相应的接收信号是发送信号与信道冲激响应的循环卷积。由于循环卷积信道矩阵总是可以通过离散傅立叶变换(Discrete FourierTransform, DFT)矩阵对角化，当发送端对每个传输块进行反离散傅立叶变换(Inverse DFT, IDFT)之后再加循环前缀传输， 则接收到的信号经过DFT之后即为发送信号与信道DFT变换系数的单点乘积，此时传统的单载波系统中多径传播所带来的符号间干扰问题被克服。正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing,0FDM)正是这样的传输系统,近年来得到了广泛的研究与应用，在新一代移动通信系统极有可能得到应用。值得注意的是，由于采用分块的传输与检测，分块传输方案对定时同步精度较为敏感。对于信道测量来说，由于需要精确获得信道冲激响应参数，因此对定时精度的要求也非常高。目前，提高分块传输系统的定时同步精度，存在多种方法，其中，采用全数字处理的非相干延迟锁定环路(Non-Coherent Delay-LockedLoop, NC-DLL)方法得到广泛关注。然而，由于宽带信号在无线信道传输过程中，存在多条可分辨的多径，非相干延迟锁定环路的方法在相位锁定和定时精度方面具有明显缺陷。而由于相干锁定环路需要用到信道参数， 目前的方法尚未成熟。本发明公布了一种采用迭代相干锁定环路(Iterative Coherent DLL, IC-DLL)的精确定时同步技术方案。
发明内容
发明目的针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是针对无线信道测量应用，提供一种提高定时同步精度的方法，满足无线信道测量系统对定时精度的要求。技术方案为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种提高无线信道测量的定时同步为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种提高无线信道测量的定时同步精度的方法，采用迭代相干锁定环路(Iterative CoherentDLL, IC-DLL),包括如下步骤(I)发送端发送具有循环前缀结构的导频信号段，多个(如30个)同样的导频信号端构成一个时隙；(2)接收端I)根据粗同步定时信号(如GPS可提供粗同步定时信号)确定快速傅里叶变换的窗口起始位直；
2)对接收导频信号进行快速傅里叶变换，获得频域接收导频信号；3)根据初始的定时偏移量，对频域接收导频信号进行定时偏移补偿；4)采用相干延迟锁定环路对定时频域补偿后的频域导频信号进行定时偏移估计， 产生新的定时偏移量。5)若所述新的定时偏移量小于预先确定的门限值或者迭代循环次数达到预定的最大次数，本次迭代结束，否则回到步骤3)，并用新的定时偏移量代替初始的定时偏移量。所述步骤4)包括如下步骤A)频域最小二乘信道估计获得信道频率响应；B)对所述信道频率响应进行频域均衡，获得均衡后的定时偏移信号向量；C)根据均衡后的定时偏移信号向量得到新的定时偏移量。有益效果本发明针对无线信道测量，提供一种高精度的定时同步方案。在无线通信中，定时偏移调整的通常做法是根据定时偏移估计值，调整A/D的时钟相位。但是，由于无线信道测量系统一般对模数变换后的信号并不在线处理，而是直接存储到磁盘，因此在线调整定时偏移的做法对于无线信道测量并不适用。本发明公布的方法对存储后的接收信号采取离线处理方法，接收端无需直接调整模拟数字信号变换器采样时钟的相位，而采用全数字处理方法，对采样后的接收信号直接进行相位补偿，可方便地应用于无线信道测量。
图I为无线信道测量过程中，接收信号与发送信号之间产生时延的示意图；图2为在数字域对接收导频信号的定时偏移进行后补偿，提高定时同步精度的流程图；图3为采用迭代相干延迟锁定环路估计定时偏移的流程图；图4为当定时偏差固定为0个采样时间间隔且接收信噪比为20dB的定时同步性能比较实例图；图5为当定时偏差固定为-1/4个采样时间间隔且接收信噪比为20dB的定时同步性能比较实例图；图6为当起始定时偏差为-1/10个采样时间间隔，并按照每秒8. 5X10_3个采样间隔变化，并且接收信噪比为20dB的定时同步性能比较实例图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发明提供了一种提高定时同步精度的技术方案，满足无线信道测量所需的高定时同步性能的要求。图I是无线信道测量过程中，接收信号与发送信号之间产生时延的示意图；由图示可知，时延可分为以下几个部分发射机中将采用D/A将数字信号转换成模拟信号引起的时延、发送射频电路中的滤波器等引起的时延、发射机与接收机的距离引起的信号传输时延、接收机射频电路中的滤波器等引起的时延、接收机中采用A/D将模拟信号转换成数字信号造成的时延。图2是在数字域对接收导频信号的定时偏移进行后补偿，提高定时同步精度的流程图；图3是采用迭代相干延迟锁定环路估计定时偏移的流程图。本发明的提高无线信道测量定时同步精度的技术方案包括两个方面一是发射机发送具有 CP结构的特定格式导频信号；二是接收机采用IC-DLL方法根据A/D存储的接收信号实现高精度定时同步。具体方式如下(I)发射机发送具有CP结构、长度为N+LeP的特定格式信号块s = CQ*TFp (式 I)式中，导频序列p是恒模零自相关序列，比如常用的Zadoff-Chu序列，其长度为M， CP的长度为LeP，子载波总数为N，Q和F分别是尺寸为NXN和MXM的DFT矩阵，T表示子载波映射矩阵，C表示添加CP的矩阵运算，定义为
权利要求
1.一种提高无线信道测量的定时同步精度的方法，其特征在于，包括如下步骤(1)发送端发送具有循环前缀结构的导频信号段；(2)接收端1)根据定时信号确定快速傅里叶变换的窗口起始位置；2)对接收导频信号进行快速傅里叶变换，获得频域接收导频信号；3)根据初始的定时偏移量，对频域接收导频信号进行定时偏移补偿；4)采用相干延迟锁定环路对定时频域补偿后的频域导频信号进行定时偏移估计，产生新的定时偏移量。5)若所述新的定时偏移量小于预先确定的门限值或者迭代循环次数达到预定的最大次数，本次迭代结束，否则回到步骤3)，并用新的定时偏移量代替初始的定时偏移量。
2.根据权利要求I所述一种提高无线信道测量的定时同步精度的方法，其特征在于 所述步骤4)包括如下步骤A)频域最小二乘信道估计获得信道频率响应；B)对所述信道频率响应进行频域均衡，获得均衡后的定时偏移信号向量；C)根据均衡后的定时偏移信号向量得到新的定时偏移量。
全文摘要
本发明公开了一种提高无线信道测量的定时同步精度的方法，包括如下步骤(1)发送端发送具有循环前缀结构的导频信号段；(2)接收端1)根据粗定时信号确定快速傅里叶变换的窗口起始位置；2)对接收导频信号进行快速傅里叶变换，获得频域接收导频信号；3)根据初始的定时偏移量，对频域接收导频信号进行定时偏移补偿；4)采用相干延迟锁定环路对定时偏移补偿后的频域导频信号进行定时偏移估计，产生新的定时偏移量。5)若所述新的补偿相位小于预先确定的门限值或者迭代循环次数达到预定的最大次数，本次迭代结束，否则回到步骤3)，并用新的定时偏移量代替初始的定时偏移量。本发明能提高无线信道测量的定时同步精度。
文档编号H04L25/03GK102624514SQ20121005056
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者余晨, 张念祖, 张慧, 杨广琦, 洪伟, 王海明 申请人:东南大学