專利名稱：一種ofdm 系統(tǒng)定時同步控制方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng),特別涉及ー種正交頻分復用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing,簡稱OFDM)系統(tǒng)中定時同步控制方法,采用本發(fā)明的定時同步控制方法及裝置，能夠在各類信道環(huán)境中實現(xiàn)接收機均衡有效運作的目的。
背景技術：
對移動通信系統(tǒng)而言，信道均衡是決定整體接收方案性能的關鍵技木，而準確的信道估計是高性能信道均衡的前提條件。對OFDM相關的移動通信系統(tǒng)而言，估計與跟蹤頻率選擇性時變信道的信道響應一直以來都是極具挑戰(zhàn)的工作。在業(yè)界主流的導頻符號輔助的OFDM系統(tǒng)中,最小均方誤差(Minimum Mean-Square Error,簡稱MMSE)估計器能夠在準確獲取信道統(tǒng)計量(信道相關函數(shù)與信噪比)的前提下提供最優(yōu)性能。然而，移動通信系統(tǒng)的現(xiàn)實應用中，不可避免的存在包括定時與頻率在內(nèi)的接收機同步誤差，而其中定時同步誤差對信道響應的MMSE估計器影響尤為重大。基于信道統(tǒng)計量的設計機理決定了當存在定時同步誤差引入的子載波頻域相移時，信道的頻率相關性受到破壞，MMSE估計器的性能損失顯著。以第三代合作組織(3rdGeneration Partnership Pro ject,簡稱 3GPP)長期演進(Long Term Evolution,簡稱LTE)系統(tǒng)為例,假定接收機定時同步控制方法獲得的最終殘留定時誤差在[-15，15]系統(tǒng)最小時間單位內(nèi)均勻分布，則現(xiàn)有MMSE信道估計器獲得的信道估計均方誤差(Mean square error,簡稱MSE)的IO4次獨立蒙特卡羅仿真MSE平均結(jié)果，如
圖1所示，可見，現(xiàn)有MMSE信道估計器性能對定時同步誤差是極為敏感的。麗SE估計器的計算公式如下
權利要求
1 一種正交頻分復用OFDM系統(tǒng)定時同步控制方法，其特征在于，包括獲取信道估計器在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量中對定時同步誤差的敏感度，獲取特定同步控制方法在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量下的定時同步控制能力統(tǒng)計；結(jié)合信道估計器定時同步誤差敏感度與定時同步控制能力統(tǒng)計，識別出信道估計器在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量下的定時同步需求；依據(jù)定時同步需求，實施定時同步控制。
2.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述獲取信道估計器在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量中對定時同步誤差的敏感度的方法為定義均方誤差統(tǒng)計量MSEp MSE2 ;搜索不同信道類型不同信噪比區(qū)間下，MSE2相比MSE1性能惡化小于預設門限th時的定時同步誤差范圍，生成定時同步誤差敏感度統(tǒng)計表；其中，所述MSE1S理想定時同步下的信道估計均方誤差；MSE2為非理想定時同步下的信道估計均方誤差，th取值范圍O O. 5dB ；
3.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述獲取信道估計器在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量中對定時同步誤差的敏感度的方法為定義均方誤差統(tǒng)計量MSEp MSE2 ;搜索不同信道類型不同信噪比區(qū)間下，MSE2相比MSE1性能惡化小于預設門限th時的定時同步誤差范圍，生成定時同步誤差敏感度統(tǒng)計表；其中，所述MSE1S理想定時同步下的信道估計均方誤差；MSE2為非理想定時同步下的信道估計均方誤差，th取值范圍O O. 5dB ；MSE1)，其中，尺=R _R .Rhh為理想定時同步條件下的真實信道響應的TVeel hh hh，自協(xié)方差矩陣；為理想定時同步條件下的基于仿真平臺特定估計器獲取的信道響應的自協(xié)方差矩陣；mSE2 =^-tr(Ree2),R =R -見..及為考慮了定時同步誤差影響的真實信道響 應的自協(xié)方差矩陣為非理想定時同步條件下的基于仿真平臺特定估計器獲取的信道響應的自協(xié)方差矩陣。
4 根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述獲取信道估計器在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量中對定時同步誤差的敏感度的方法為定義均方誤差統(tǒng)計量MSEp MSE2 ;搜索不同信道類型不同信噪比區(qū)間下，MSE2相比MSE1性能惡化小于預設門限th時的定時同步誤差范圍，生成定時同步誤差敏感度統(tǒng)計表；其中，所述MSE1S理想定時同步下的信道估計均方誤差；MSE2為非理想定時同步下的信道估計均方誤差，th取值范圍O O. 5dB ；
5.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述獲取特定同步控制方法在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量下的定時同步控制能力統(tǒng)計的方法為基于工程平臺實測獲??；所述工程平臺由信號發(fā)生器、接收機、示波器、信號連接線組成，通過接收機的幀頭信息在示波器內(nèi)的波動范圍確定定時同步控制能力。
6.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述獲取特定同步控制方法在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量下的定時同步控制能力統(tǒng)計的方法為基于仿真平臺仿真獲取。
7.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述定時同步需求包括定時同步控制誤差范圍修正需求、信道類型識別需求和信號質(zhì)量識別需求。
8.根據(jù)權利要求7所述方法，其特征在于，所述定時同步控制誤差范圍修正需求的識別方法為特定信號類型、特定信號質(zhì)量區(qū)間的定時同步誤差分布與對應條件下的定時同步誤差容忍度分布未實現(xiàn)包含關系時，則識別出需要對特定信號類型、特定信號質(zhì)量區(qū)間的定時同步誤差分布進行修正，使得定時同步誤差分布包含于定時同步誤差容忍范圍內(nèi)，該修正量記為Hiodifyuk,其中I表示信道類型，k表示信號質(zhì)量區(qū)間。
9.根據(jù)權利要求7所述方法，其特征在于，所述信道類型識別需求的識別方法為當對不同信道類型下識別出的定時同步控制誤差范圍修正需求所需修正量不同時，則識別出信道類型識別需求，用于支撐在不同類型下實施不同的定時同步控制誤差范圍修正。
10.根據(jù)權利要求7所述方法，其特征在于，所述信號質(zhì)量需求的識別方法為當對同一信道類型不同信號質(zhì)量區(qū)間內(nèi)，識別出的定時同步控制誤差范圍修正需求所需修正量不同時，則識別出信號質(zhì)量識別需求，用于支撐同一信道類型不同信號質(zhì)量區(qū)間實施不同的定時同步控制誤差范圍修正。
11.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述依據(jù)定時同步需求，實施定時同步控制，進一步包括Cl.依據(jù)信道類型識別需求，實施接收信號的信道類型識別；C2.依據(jù)信號質(zhì)量識別需求，實施信號質(zhì)量區(qū)間識別；C3.依據(jù)步驟Cl識別出的信道類型及步驟C2識別出的信號質(zhì)量區(qū)間，在當前的接收機定時同步修正狀態(tài)基礎上，對接收信號實施定時同步控制修正，并將當前的接收機定時同步修正值modify賦值為特定信道類型I特定信號質(zhì)量區(qū)間k所需的修正量Hiodifyuk ；C4.根據(jù)定時同步控制修正，對接收信號實施定時同步跟蹤與保持。
12.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述依據(jù)定時同步需求，實施定時同步控制，進一步包括Cl.依據(jù)信道類型識別需求，實施接收信號的信道類型識別；C2’ .依據(jù)信號質(zhì)量識別需求，針對步驟Cl所識別出的信道類型實施進一步的信號質(zhì)量區(qū)間識別；C3.依據(jù)步驟Cl識別出的信道類型及步驟C2’識別出的信號質(zhì)量區(qū)間，在當前的接收機定時同步修正狀態(tài)基礎上，對接收信號實施定時同步控制修正，并將當前的接收機定時同步修正值Hiodifyci賦值為特定信道類型I特定信號質(zhì)量區(qū)間k所需的修正量Hiodifyuk ；C4.根據(jù)定時同步控制修正，對接收信號實施定時同步跟蹤與保持。
13.根據(jù)權利要求11或12所述方法，其特征在于，所述同步控制修正方法為，依據(jù)特定信道類型I特定信號質(zhì)量區(qū)間k所需的修正量Hiodify1, k，在當前的接收機定時同步修正值Iiiodifyci基礎上,對時域接收信號進行大小為Hiodify1,k的定時同步修正。
14.根據(jù)權利要求11或12所述方法，其特征在于，所述同步控制修正方法為，依據(jù)特定信道類型I特定信號質(zhì)量區(qū)間k所需的修正量Hiodify1, k，在當前的接收機定時同步修正狀態(tài)基礎上，對頻域接收信號進行如下修正yf _ y }(2niN)n-{modifylk-modify0)Xn— Xn.e其中，V 分別為修正前和修正后的頻域接收信號的第η個子載波數(shù)據(jù)；Ν為正交頻分復用OFDM系統(tǒng)中使用的快速傅里葉變換FFT的點數(shù)；η為子載波編號。
15.根據(jù)權利要求11或12所述方法，其特征在于，所述同步控制修正方法為，依據(jù)特定信道類型I特定信號質(zhì)量區(qū)間k所需的修正量Hiodify1, k，在當前的接收機定時同步修正值modify0基礎上，對頻域接收信號中的導頻信號進行如下修正t_}(2πiN^modifyl k-modify0)Pn - Pn'6基于P' n實施頻域信道估計A，對頻域信道估計實施如下修正j.f _ J. -}(2πiN)n-{modifyl；k-modify0)nn — nn . e其中，Ρη、Ρ, 分別為修正前和修正后的頻域接收信號中的編號第η個子載波的導頻符號；Ν為正交頻分復用OFDM系統(tǒng)中使用的快速傅里葉變換FFT的點數(shù)；η為子載波編號。
16.一種正交頻分復用OFDM系統(tǒng)定時同步控制裝置，包括定時同步誤差敏感度統(tǒng)計器，用于獲取特定信道估計器在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量中對定時同步誤差的敏感度；定時同步控制能力統(tǒng)計器，用于完成獲取的特定同步控制方法在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量下的定時同步控制能力統(tǒng)計；定時同步需求識別器，用于依據(jù)所述定時同步誤差的敏感度及所述定時同步控制能力統(tǒng)計，識別出信道估計器在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量下的定時同步需求，包括定時同步控制誤差范圍修正需求、信道類型識別需求和信號質(zhì)量識別需求；定時同步控制器，用于依據(jù)定時同步需求，實施定時同步控制。
17.根據(jù)權利要求16所述裝置，其特征在于，所述定時同步誤差敏感度統(tǒng)計器獲取信道估計器在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量中對定時同步誤差的敏感度的方法為定義均方誤差統(tǒng)計量MSEpMSE2 ;搜索不同信道類型不同信噪比區(qū)間下，MSE2相比MSE1性能惡化小于預設門限th時的定時同步誤差范圍，生成定時同步誤差敏感度統(tǒng)計表；其中，所述MSE1為理想定時同步下的信道估計均方誤差；MSE2S非理想定時同步下的信道估計均方誤差，th取值范圍O O. 5dB ；
18.根據(jù)權利要求16所述裝置，其特征在于，所述定時同步誤差敏感度統(tǒng)計器獲取信道估計器在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量中對定時同步誤差的敏感度的方法為定義均方誤差統(tǒng)計量MSEpMSE2 ;搜索不同信道類型不同信噪比區(qū)間下，MSE2相比MSE1性能惡化小于預設門限th時的定時同步誤差范圍，生成定時同步誤差敏感度統(tǒng)計表；其中，所述MSE1為理想定時同步下的信道估計均方誤差；MSE2S非理想定時同步下的信道估計均方誤差，th取值范圍O O. 5dB ；
19.根據(jù)權利要求16所述裝置，其特征在于，所述定時同步誤差敏感度統(tǒng)計器獲取信道估計器在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量中對定時同步誤差的敏感度的方法為定義均方誤差統(tǒng)計量MSEpMSE2 ;搜索不同信道類型不同信噪比區(qū)間下，MSE2相比MSE1性能惡化小于預設門限th時的定時同步誤差范圍，生成定時同步誤差敏感度統(tǒng)計表；其中，所述MSE1為理想定時同步下的信道估計均方誤差；MSE2S非理想定時同步下的信道估計均方誤差，th取值范圍O O. 5dB ；
20.根據(jù)權利要求16所述裝置，其特征在于，所述定時同步控制能力統(tǒng)計器獲取特定同步控制方法在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量下的定時同步控制能力統(tǒng)計的方法為基于工程平臺實測獲取；所述工程平臺由信號發(fā)生器、接收機、示波器、信號連接線組成，通過接收機的幀頭信息在示波器內(nèi)的波動范圍確定定時同步控制能力。
21.根據(jù)權利要求16所述裝置，其特征在于，所述定時同步控制能力統(tǒng)計器獲取特定同步控制方法在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量下的定時同步控制能力統(tǒng)計的方法為基于仿真平臺仿真獲取。
22.根據(jù)權利要求16所述裝置，其特征在于，所述定時同步需求識別器實施定時同步控制誤差范圍修正需求的識別方法為特定信號類型、特定信號質(zhì)量區(qū)間的定時同步誤差分布與對應條件下的定時同步誤差容忍度分布未實現(xiàn)包含關系時，則識別出需要對特定信號類型、特定信號質(zhì)量區(qū)間的定時同步誤差分布進行修正，使得定時同步誤差分布包含于定時同步誤差容忍范圍內(nèi)，該修正量記為Hiodify1, k,其中I表示信道類型，k表示信號質(zhì)量區(qū)間。
23.根據(jù)權利要求16所述裝置，其特征在于，所述定時同步需求識別器實施信道類型識別需求的識別方法為當對不同信道類型下識別出的定時同步控制誤差范圍修正需求所需修正量不同時，則識別出信道類型識別需求，用于支撐在不同類型下實施不同的定時同步控制誤差范圍修正。
24.根據(jù)權利要求16所述裝置，其特征在于，所述定時同步需求識別器實施信號質(zhì)量需求的識別方法為當對同一信道類型不同信號質(zhì)量區(qū)間內(nèi)，識別出的定時同步控制誤差范圍修正需求所需修正量不同時，則識別出信號質(zhì)量識別需求，用于支撐同一信道類型不同信號質(zhì)量區(qū)間實施不同的定時同步控制誤差范圍修正。
25.根據(jù)權利要求16所述裝置，其特征在于，所述定時同步需求識別器，進一步包括信道類型識別器，用于依據(jù)所述定時同步需求識別器的識別出的信道類型識別需求對接收信號實施信道類型的識別；信號質(zhì)量識別器，用于依據(jù)所述定時同步需求識別器的識別出的信號質(zhì)量識別需求對接收信號實施信號質(zhì)量的識別；定時同步控制誤差修正器，用于依據(jù)所述信道類型識別器輸出的信道類型、所述信號質(zhì)量識別器識別出的信號質(zhì)量以及所述定時同步需求識別器指示的該信道類型和該信號質(zhì)量下的定時同步控制誤差范圍修正需求，對接收信號實施修正；常規(guī)定時同步控制器，用于基于接收信號特定特征實施定時同步跟蹤與保持。
26.根據(jù)權利要求25所述裝置，其特征在于，所述定時同步需求識別器，還包括定時同步控制誤差修正影響排除器，用于從接收信號中排除所述定時同步控制誤差修正器的影響因素。
全文摘要
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)，提供一種OFDM系統(tǒng)定時同步控制方法，所述方法獲取信道估計器在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量中對定時同步誤差的敏感度，獲取特定同步控制方法在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量下的定時同步控制能力統(tǒng)計；結(jié)合信道估計器定時同步誤差敏感度與定時同步控制能力統(tǒng)計，識別出信道估計器在典型信道環(huán)境及服務質(zhì)量下的定時同步需求；依據(jù)定時同步需求，實施定時同步控制；還提供一種定時同步控制裝置；本發(fā)明顯著降低對精確同步誤差估計的依賴，實現(xiàn)定時同步控制與信道估計器的較佳契合，以遠低于現(xiàn)有方案的工程代價實現(xiàn)接收機均衡的有效運作。
文檔編號H04L27/26GK103036833SQ201110300529
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者譚舒, 陳苗, 楊柳飛, 申敏 申請人:重慶重郵信科通信技術有限公司