CN104333526B - 一种对ofdm同步训练序列进行处理的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对OFDM同步训练序列进行处理的方法及装置。该方法包括：将OFDM同步训练序列进行多次循环移位得到多个循环移位序列；在每个循环移位序列之前添加循环前缀得到候选序列；计算候选序列的定时度量函数的平均斜率；以及将平均斜率最大的候选序列作为处理后的OFDM同步训练序列。

Description

一种对OFDM同步训练序列进行处理的方法及装置

技术领域

本发明涉及OFDM技术领域，尤其涉及一种对OFDM同步训练序列进行处理的方法及装置。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)是一种特殊的多载波传输技术，其被广泛运用到数字音频广播、无线局域网等无线通信系统中。

OFDM通信技术对同步误差十分敏感，当出现载波频偏和定时误差时，会造成载波间干扰(Inter-Carrier-Interference，ICI)和码间干扰 (Inter-Symbol-Interference，ISI)，严重影响整体性能。

为了消除载波频偏和定时误差，现有技术通常在每一帧OFDM发射数据的前面添加同步训练序列。由于同步训练序列在结构和内容上进行了特殊的设计，就有利于OFDM接收机通过接收并检测该同步训练序列的方法来消除载波频偏和定时误差。

现有的一种OFDM同步训练序列的结构如图1所示。该同步序列具有两个内容和长度均相同的子序列A，循环前缀CP的长度N_g可预先设定好，每个子序列A的长度可为OFDM子载波数的一半。循环前缀CP的内容可以是子序列A 的最后N_g个采样点的值。

这种具有重复结构的同步训练序列，其子序列A中的内容一般是随机产生的满足一定条件的点值。由于产生过程的随机性，并不能确保每次产生的同步训练序列都具有较高的定时同步精度和抗多径干扰的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对OFDM同步训练序列进行处理的方法及装置，以使处理后的OFDM同步训练序列的定时同步精度更高，抗多径干扰能力更强。

本发明的一个实施例提供了一种对OFDM同步训练序列进行处理的方法，包括：将OFDM同步训练序列进行多次循环移位得到多个循环移位序列；在每个循环移位序列之前添加循环前缀得到候选序列；计算候选序列的定时度量函数的平均斜率；以及将平均斜率最大的候选序列作为处理后的OFDM同步训练序列。

本发明另一个实施例提供了一种产生OFDM同步训练序列进行处理的装置，包括：循环移位模块，用于将OFDM同步训练序列进行多次循环移位得到多个循环移位序列；前缀添加模块，用于在每个循环移位序列之前添加循环前缀得到候选序列；平均斜率计算模块，用于计算候选序列的定时度量函数的平均斜率；以及同步训练序列选取模块，用于将平均斜率最大的候选序列作为处理后的OFDM同步训练序列。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示为现有的一种OFDM同步训练序列的结构示意图；

图2所示为本发明的对OFDM同步训练序列进行处理的方法的一个实施例的流程示意图；

图3所示为本发明方法中的计算候选序列的定时度量函数的平均斜率的一个实施例的流程示意图；

图4所示为本发明方法中的计算定时度量函数的一个实施例的流程示意图；

图5所示为本发明的对OFDM同步训练序列进行处理的装置的一个实施例的示意图。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所做出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图2，图2所示为本发明的对OFDM同步训练序列进行处理的方法的一个实施例200的流程示意图。该实施例200包括如下步骤201至204。

如图2所示，在步骤201中，将OFDM同步训练序列进行多次循环移位得到多个循环移位序列。

在本发明的一个实施例中，可以先判断已进行的循环移位次数是否小于 OFDM子载波数的一半，如果是，则可以将OFDM同步训练序列循环右移一位得到一个循环移位序列。如果已进行的循环移位次数大于或等于OFDM子载波数的一半，则可以停止循环移位。

在步骤202中，在每个循环移位序列之前添加循环前缀得到候选序列。

在本发明的一个实施例中，可以根据预先设定的循环前缀的长度，截取每个循环移位序列的最后若干个点值，作为循环前缀的内容，并将其添加于每个循环移位序列之前，组成多个候选序列。

在步骤203中，计算候选序列的定时度量函数的平均斜率。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，步骤203可以包含如下子步骤301 至305。参考图3，图3所示为本发明方法中的计算候选序列的定时度量函数的平均斜率的一个实施例的流程示意图。

在子步骤301中，在候选序列之前和之后各添加多个零值得到无噪声序列。

在本发明的一个实施例中，可以在每个候选序列之前和之后添加个数相等的零值。在本发明的一个实施例中，在候选序列之前和在候选序列之后添加的零值得个数可以分别大于OFDM子载波数。

在子步骤302中，从无噪声序列中的第一个点开始，调整起始位置，依次截取长度等于OFDM子载波数的多个子序列。

在本发明的一个实施例中，可以从无噪声序列R中截取出多个长度等于 OFDM子载波数的子序列。

在本发明的一个实施例中，当对一个无噪声序列进行截取时，可以先将该无噪声序列的第一个点值作为起始位置，截取出长度为OFDM子载波数N的一个子序列，然后将该无噪声序列的第二个点值作为起始位置，截取出长度为 OFDM子载波数N的一个子序列，依次类推，直至当截取出的子序列的长度无法达到N。这样，对于一个无噪声序列R，都可以采用该方法，来截取出多个子序列。即：对任意一个子序列u，可以表示为：

u＝{R(k),R(k+1),…,R(k+N-1)}。

在子步骤303中，计算每个子序列的定时度量函数。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，子步骤303可以包含如下子步骤 401至402。参考图4，图4所示为本发明方法中的计算定时度量函数的一个实施例的流程示意图。

在子步骤401中，针对每个子序列，根据其能量和其前后两半部分的相关值计算粗定时度量函数。

在本发明的一个实施例中，粗定时度量函数

其中，子序列的能量E可以通过公式计算得到。

子序列的前后两半部分的相关值P可以通过公式：

计算得到。

k表示该子序列是从无噪声序列R中的第k个点开始截取的。

在子步骤402中，将与子序列在无噪声序列中的起始位置的差值等于循环前缀的长度的另一子序列的粗定时度量函数乘以子序列的粗定时度量函数得到定时度量函数。

在本发明的一个实施例中，定时度量函数M_off,υ可以通过公式 M_{off ，υ} (k) ＝ M(k)· M(k-N_g) 计算得到，其中N_g表示预先设定的循环前缀的长度。在本发明的一个实施例中，如果k-N_g＜0，则M(k-N_g)＝0。

也就是说，在计算每一个子序列的定时度量函数时，可以用该子序列的粗度量函数值乘以在无噪声序列中的起始位置与该子序列的起始位置相差N_g的另一个子序列的粗定时度量函数值，从而得到该子序列的定时度量函数。

需要强调的是，上述步骤401至402只是可用于本发明方法的计算定时度量函数的一个实施例。实际上，对于本发明方法而言，任何的计算定时度量函数的方法都可以用于替换本发明实施例的计算定时度量函数方法。

在子步骤304中，计算定时度量函数中的点与理想定时位置所对应的定时度量函数点之间的斜率。

在本发明的一个实施例中，理想定时位置d_e＝m+N_g+1，其中m表示无噪声序列中的前面多个零的个数。

在本发明的一个实施例中，可以采用如下公式计算定时度量函数中的点与理想定时位置所对应的定时度量函数点之间的斜率：

在本发明的一个实施例中，d的取值范围可以是

[d_e-N_g,d_e-1]∪[d_e+1,d_e+N_g]。

在子步骤305中，计算斜率的平均值得到候选序列的定时度量函数的平均斜率。

在本发明的一个实施例中，可以候选序列的定时度量函数的平均斜率

需要说明的是，上述子步骤301至305描述了对于一个候选序列如何计算其定时度量函数的平均斜率。当需要对其他的任意一个候选序列计算其定时度量函数的平均斜率时，都可以采用上述的子步骤301至305所描述的方法。

在步骤204中，将平均斜率最大的候选序列作为优化后的OFDM同步训练序列。

在本发明的一个实施例中，可以在所有候选序列中，选取平均斜率值最大的候选序列，作为OFDM同步训练序列。

在本发明的一个实施例中，可以将处理后的OFDM同步训练序列作为本发明方法的最终输出。

在本发明的另一个实施例中，还可以只将处理后的OFDM同步训练序列相对于循环移位之前的OFDM同步训练序列移动的位数作为本发明方法的最终输出。这样，本发明方法就可以很好地与现有的产生OFDM同步训练序列的方法相兼容，即：现有的产生OFDM同步训练序列的方法不需要做任何改动，待现有方法产生出OFDM同步训练序列后，直接根据本发明方法提供的移位次数对产生出的OFDM同步训练序列进行循环移位，就可以得到处理后的OFDM同步训练序列。

至此描述了根据本发明实施例的对OFDM同步训练序列进行优化的方法，该方法可以将多个候选序列中定时度量函数的平均斜率最大或超过门限的候选序列选取为OFDM同步训练序列。因此，通过该方法处理后的OFDM同步训练序列相对于现有方法产生的OFDM同步训练序列而言，其性能更优化，能够提高定时同步的精度，增强抗多径干扰能力，还能与现有的产生OFDM同步训练序列的方法相兼容。例如：在ETU信道下，定时度量函数的均方误差可以提高近一个数量级。

参考图5，图5所示为本发明的对OFDM同步训练序列进行处理的装置500 的一个实施例的示意图。

装置500可以包括：循环移位模块501，用于将OFDM同步训练序列进行多次循环移位得到多个循环移位序列；前缀添加模块502，用于在每个循环移位序列之前添加循环前缀得到候选序列；平均斜率计算模块503，用于计算候选序列的定时度量函数的平均斜率；以及同步训练序列选取模块504，用于将平均斜率最大的候选序列作为优化后的OFDM同步训练序列。

在本发明的一个实施例中，循环移位模块501可以进一步包括：用于当循环移位的次数小于OFDM子载波数的一半时，将OFDM同步训练序列每次循环右移一位得到一个循环移位序列的模块。

在本发明的一个实施例中，平均斜率计算模块503可以进一步包括：无噪声序列生成模块，用于在候选序列之前和之后各添加多个零值得到无噪声序列；子序列截取模块，用于从无噪声序列中的第一个点开始，调整起始位置，依次截取长度等于OFDM子载波数的多个子序列；定时度量函数计算模块，用于计算每个子序列的定时度量函数；斜率计算模块，用于计算定时度量函数中的点与理想定时位置所对应的定时度量函数点之间的斜率；以及平均斜率计算模块，用于计算斜率的平均值得到候选序列的定时度量函数的平均斜率。

在本发明的一个实施例中，定时度量函数计算模块可以进一步包括：粗定时度量函数计算模块，用于针对每个子序列，根据其能量和其前后两半部分的相关值计算粗定时度量函数；以及用于将与子序列在无噪声序列中的起始位置的差值等于循环前缀的长度的另一子序列的粗定时度量函数乘以子序列的粗定时度量函数得到定时度量函数的模块。

至此描述了根据本发明实施例的对OFDM同步训练序列进行优化的装置。与上述的方法类似，该装置可以将多个候选序列中定时度量函数的平均斜率最大或超过门限的候选序列作为处理后的OFDM同步训练序列。因此，通过该装置处理后的OFDM同步训练序列相对于现有装置产生的OFDM同步训练序列而言，其性能更优化，能够提高定时同步的精度，增强抗多径干扰能力，还能与现有的产生OFDM同步训练序列的装置相兼容。例如：在ETU信道下，定时度量函数的均方误差可以提高近一个数量级。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种对OFDM同步训练序列进行处理的方法，其特征是，包括：

将所述OFDM同步训练序列进行多次循环移位得到多个循环移位序列；

在每个所述循环移位序列之前添加循环前缀得到候选序列；

计算所述候选序列的定时度量函数的平均斜率；以及

将所述平均斜率最大的候选序列作为处理后的OFDM同步训练序列；

其中，所述计算所述候选序列的定时度量函数的平均斜率的步骤进一步包括：

在所述候选序列之前和之后各添加多个零值得到无噪声序列；

从所述无噪声序列中的第一个点开始，调整起始位置，依次截取长度等于所述OFDM子载波数的多个子序列；

计算每个所述子序列的定时度量函数；

计算所述定时度量函数中的点与理想定时位置所对应的定时度量函数点之间的斜率；以及

计算所述斜率的平均值得到候选序列的定时度量函数的平均斜率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述将所述OFDM同步训练序列进行多次循环移位得到多个循环移位序列的步骤进一步包括：

当循环移位的次数小于OFDM子载波数的一半时，将所述OFDM同步训练序列每次循环右移一位得到一个所述循环移位序列。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述计算每个所述子序列的定时度量函数的步骤进一步包括：

针对每个所述子序列，根据其能量和其前后两半部分的相关值计算粗定时度量函数；以及

将与所述子序列在所述无噪声序列中的起始位置的差值等于所述循环前缀的长度的另一子序列的粗定时度量函数乘以所述子序列的粗定时度量函数得到所述定时度量函数。

4.一种对OFDM同步训练序列进行处理的装置，其特征是，包括：

循环移位模块，用于将所述OFDM同步训练序列进行多次循环移位得到多个循环移位序列；

前缀添加模块，用于在每个所述循环移位序列之前添加循环前缀得到候选序列；

平均斜率计算模块，用于计算所述候选序列的定时度量函数的平均斜率；以及

同步训练序列选取模块，用于将所述平均斜率最大的候选序列作为处理后的OFDM同步训练序列；

其中，所述平均斜率计算模块进一步包括：

无噪声序列生成模块，用于在所述候选序列之前和之后各添加多个零值得到无噪声序列；

子序列截取模块，用于从所述无噪声序列中的第一个点开始，调整起始位置，依次截取长度等于所述OFDM子载波数的多个子序列；

定时度量函数计算模块，用于计算每个所述子序列的定时度量函数；

斜率计算模块，用于计算所述定时度量函数中的点与理想定时位置所对应的定时度量函数点之间的斜率；以及

平均斜率计算模块，用于计算所述斜率的平均值得到候选序列的定时度量函数的平均斜率。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述循环移位模块进一步包括：

用于当循环移位的次数小于OFDM子载波数的一半时，将所述OFDM同步训练序列每次循环右移一位得到一个所述循环移位序列的模块。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述定时度量函数计算模块进一步包括：

粗定时度量函数计算模块，用于针对每个所述子序列，根据其能量和其前后两半部分的相关值计算粗定时度量函数；以及

用于将与所述子序列在所述无噪声序列中的起始位置的差值等于所述循环前缀的长度另一子序列的粗定时度量函数乘以所述子序列的粗定时度量函数得到所述定时度量函数的模块。