基于训练序列的定时同步算法研究

作者简介 ： 梁小朋（９ ３ ）男 ， １ ８一 ， 助教 ， 主要从 事语音信号处理 、 全光网络安全等方 面的研究 ， － ａ ： ｎ ｘ ｏｅ ｇ １＠１ ３ ｏ ． Ｅ ｍ ｉ ｉ ｇｉ ｐ ｎ３ ５ ６ ． ｍ ｌａ ａ ｌ ｃ
第 ３ 卷 第５ ２ 期
梁小朋 ． 基 于训练序列的定时同步算法研 究 等：
时测 度 ． 图 ４和 图 ５所 示． 如
（ ） 时算 法 的原 理 ． 号 定 时算 法 采 用 延 时 ２定 符
相 关 算法 。即找 出前后 两个 部分 的最 大相 关 点 ， 把
其 作 为 Ｏ Ｄ 符 号 的起始 点． ＦＭ １２ Ｈ． ｎ ． Ｍｉｎ定 时 同步算 法
针对 Ｓ ｈ ｉｌ 出方法 中出现峰值平 台的缺 陷 ， ｃｍｄ 提 ＨＭｉｎ等［ 出了一种改进 的定时算法 ， ．ｎ ９ １ 提 这个 方法 的
下 一 代 移 动 通 信 系 统 的 核 心 技术 ．由于 受 到 自身 正 交多 载波 调制 特点 的影响 ， Ｆ Ｍ 对 定 时误差 和 ＯＤ 载 波 频 率 偏 差 十 分 敏 感 ． 现 准 确 的符 号 定 时 同 实 步 和 载波 同步 ，对 Ｏ Ｄ 系统 的整 体 性 能有 着 决 ＦＭ
的问题 ． 其根 本原 因就是 由于循 环前 缀 是 Ｏ Ｄ 符 ＦＭ
定 时 时刻 （ 样 点 ） 采
号最 后部分 的复制值 ，这样 在求循环 前缀 和它对应 的复制值进行 相关运算 时 ， 就会造 成峰值 ． 为了消 除
或者 减轻这 种影响 。 当定时 时刻在循 环前缀 范 围内 ，
摘 要 ： 对 Ｓ ｈ ｄ 定 时 同步算 法 中出现 的峰 值 平 台和 Ｈ． ｎ 针 ｃ ｍｉｌ Ｍｉｎ定 时算 法 中出现 的 多个 副峰值
等 问题 ， 出改进 算 法的训 练序 列 结 构 的思路 ， 提 当定 时 时刻在 循 环前 缀 范 围 内 ， 环前 缀 中样值 循
的相 关运 算 对总 的求 和表 现 为减 少 ， 消除峰 值 平 台， 轻 多峰 值 的影 响． 真 结果表 明 改进 后 能 减 仿
文章 编 号 ：０ ７ １２ （０ ）５ ０４ — ３ １０ — ２９ ２ １ ０ —０ ６０ １
基于 训练序列 的定 时 同步算法研 究
梁 小朋 ， 邓 茜 ， 周 勇锋 ， 李 平 安
（ 西 理 工 大 学 应 用 科 学 学 院 ， 西 赣 州 ３ １０ ） 江 江 ４ ０ ０
第３ ２卷 第 ５ 期
２ １ 年 １ 月 ０１ ０
江西理 工大学学报
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｉｎ ｘ ｎｖ ｒｉ ｆ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｏ ａ ｇ ｉ ｉｅｓｔ ｏ ｃｅ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ Ｊ Ｕ ｙ ｎ
Ｖ ｏ．２ Ｎ ｏ５ １ ， ． ３ ｏＣ． ｔ ２ １ ０１
式（ ： １中
４ ７
１ 基 本 原 理
１１ Ｓ ｈ ｄ 定 时 同步 算 法 ． ｃ ｍｉｌ
Ｐｄ＝ ２ ｒｄ ｒ ＋＋ ／） ２ ｒｄ后 ・ （） 、 ＋ ） ｄ Ⅳ ４一 ＋ ） 一 （ ’ （ １ （
ｋ ＝０ Ｎ／ １ ４— ｋ＝ ０
（） １训练序 列的设计． ｃ ｍ ｄ 算法 ［ 以一 次性 Ｓ ｈ ｉｌ ８ １ 可 完成 帧同步和定 时粗 同步 ，大 大减少 了同步所 需要 的计 算 量 ． ｃ ｍｉｌ 法 的训 练 序 列 由两 个 符 号 组 Ｓｈ ｄ 算 成 ， 个符 号长 度均等 于一个 Ｏ Ｄ 数 据符 号 的长 每 ＦＭ 度． 一个 训练 符号 用于 符号 定 时同步 和小 数倍 载 第 波频偏估 计 ，第二个 训练符 号用 于整数倍 频偏估 计 和信道 估计 ． Ｆ Ｍ 前 两个训 练符号 的结 构如 图 １ ＯＤ ， 其 中４ 是 Ｎ ２个时域 Ｐ ／ Ｎ序列 ， 为子载 波的个数 』 ｖ
最 大优点是 在正确 的定时时 刻 ，定 时测度 为一个峰
值． ． ｎ ＨＭｉｎ设计 的新 的训 练序列结构 ，如 图 ２所示 ．
ＣＰ
Ａ
Ａ
－ Ａ
－ Ａ
图 ２ Ｈ． ｉｎ提 出 的 训 练 序 列 结 构 Ｍ ｎ
总 结 一 下 Ｓ ｈ ｉｌ算 法 中 出 现 峰 值 平 台 和 ｃｍｄ Ｈ． ｎ Ｍｉｎ算法１ ９ ］ 能消除 峰值平 台但却 出现多个 副峰值
定 性 的影响 Ｉ］ 】． － ６
０ 引 言
正 交频 分 复 用技 术（ Ｆ Ｍ） Ｏ Ｄ 以其 较高 的频谱 利 用 率 和数 据 传 输 速率 及 较 高 的抗 多径 衰 落 能力 等
优 点受 到人 们 的广 泛关 注 ， 宽带 无线 接人 领域 和 是
针 对 ＰＨＭｏｓ 出的训练序 列 的同步方 法［ ． ． ｏｅ提 ７ １ ．
以 及 Ｓ ｈ ｄ提 出 的一 种 基 于 训 练 序 列 的 Ｏ Ｄ ｃ ｍｉ Ｆ Ｍ
符 号 同步和 载 波 同步 的 联合 算 法［ 能够 实 现频 率 ８ １ ， 的粗 同步 ， 是 定 时 同步 出现一 个 峰 值平 台 。 而 但 从
导 致 定 时准 确 性 不 高 ． Ｈ Ｍｉｎ解决 Ｓ ｈ ｉｌ 而 ． ｎ ｃ ｍ ｄ 定
Ｂａ ｅ ｎ ａ ｎ ｎ ｅ ｕｅ ｅ ｓ ｄ ｏ Ｔｒ ｉ ｉ ｇ Ｓ ｑ ｎｃ
ＬＡ Ｉ ＮＧ ｉｏ ｐ Ｉ Ｄ Ｘ ａ — ｅ唱， ＥＮＧ ａ ， ＨｏＵ ｏ ｇ ｆｎ Ｌ ｉｇ ａ Ｑｉｎ Ｚ Ｙ ｎ －ｅｇ， ＩＰｎ － ｎ
（ａｕｔ ｆ ｐ ｌ ｄＳｉｎｅ Ｊａｇｉ ｎｖｒｉ ｆ ｃ ｎｅａ ｄＴ ｃ ｎｌｇ， ｎｈ ｕ３ １０ ，ｈｎ ） Ｆ ｃｌ ｏ ｐｉ ｃ ｃ， ｉ ｘ ｉｅｓｙｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｙ Ｇａｚｏ ４ ００Ｃ ｉａ ｙ Ａ ｅ ｅ ｎ Ｕ ｔ Ｓｅ ｏ
图 ４ 高斯 信道 下三 种算 法的 比较
循 环前缀 中样值 的相 关运算 对总 的求 和表现 为减少
时 ， 样就 能消 除峰 值平 台 ， 轻 多峰值 的影 响． 这 减 基 于这种思想 ， 改进算法 的训 练序列结 构如 图 ３ ．
・ 一 ｜ —・ ４ ｌ 一 ４
Ｃ Ｐ
Ａ
－ ｋ ：０ ｋ ＝０ ＾ １ ＮＩ—１ ４
∑ ｌｄ Ⅳ２Ｉ∑ Ｉｄ ３／））３ ＋／）＋ ＋Ⅳ４１（ ｒ （ ２ ｒ （ ） ２
ｋ＝ ０ ｋ ＝０
定时测度最大值对应的时刻就是正确的定时时刻 ， 即： ｄ ａｇ ｘ Ｍ（ ） － ｒｍａ （ ｄ ） （） ４
通过 比较 Ｓ ｈ ｉｌ ｃ ｍ ｄ 算法 和 ＨＭｉｎ 法的定 时测 ． ｎ算 度计算 公式 ， 改进 算法 中相关 计算 的点数增多 ， 计算 复杂度更高 ， 但是定时精确性要 比这两个算法 的要高．
Ｇ Ｐ
Ａ
Ａ
ｃＰ
Ｂ
图 １ Ｓ ｈ ｄ 算法 的训 练序 列 的结构 示 意 图 ｃ ｍｉｌ
Ｉ
２１ 年 １ ０ １ ０月
一
． 一Ｓ ｈ ｄｅｌ － ｃ ｍｉｌ
， 、
－ Ａ
－ Ａ
Ａ
图 ３ 改进 训 练序 列的 结构 图
改进 算 法 的定 时测度 函数 为 ：
＝
瓣
图 ５ 多径信 道 下三 种算 法的 比较
江西理工大学学报
通 过 图４与 图 ５ 可 以看 出 ， 进 后 的算 法 不 ， 改
但 消 除 了 Ｓ ｈ ｉｌ 峰 值平 台 ，并 且 大 大地 削弱 ｃｍｄ 的 了 Ｈ． ｎ Ｍｉｎ多 副 峰 值 的 影 响 ，在 定 时 性 能 上 优 于
２ 算 法仿 真
在 相 同系统参 数条 件下 ． 对三 种算 法 的定时 测 度 进行 直 观 和粗 略 的 比较． 了 比较 三种 算法 ， 为 采 用 相 同的方法 产 生伪 随机序 列 ，在 理想 情况 下 ， 即 无 噪声 的情 况下 和 多 径信 道 下 比较 三 种算 法 的定
Ａｂ ｔ ａ ｔＴ ｅ ｔ ｏ ｇ ｔ ｏ ｍｐ ｏ ｉ ｇ Ｓ ｈ ｄ ｌｏ ｉ ｍ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ｔ ｅ ａ ｔ ｌ ｏ ｏ ｅ ｃ ｍｅ ｔ ｅ ｐ ａ ａ ｕ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｈ ｕ ｈ ｆ ｉ ｒ ｖ ｎ ｃ ｍｉｌ ａ ｇ ｒ ｈ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔ ｖ ｒ ｏ ｈ ｅ ｋ ｖ ｌ ｅ ｔ ｉ ｐ ａ ｅ ｕ ｗｈ ｃ ｃ ｕ ｓ ｉ ｈ ｌ ｏ ｉ ｍ ｎ ｌ － ｅ ｋ ｖ ｌ ｅ ｗ ｉｈ ｏ ｃ ｒ ｎ Ｈ． ｎ ｌｏ ｉ ｍ．Ｗ ｈ ｎ ｔ ｅ ｌ ｔａ ｉｈ ｏ ｃ ｒ ｎ ｔ ｅ ａ ｇ ｒｔ ｈ ａ ｄ ｍｕ ｔ ｐ ａ ａｕ ｈ ｃ ｃ ｕ ｓ ｉ Ｍｉ ｎ ａｇ ｒ ｈ ｉ ｔ ｅ ｈ ｔ ｎ ｓ ｉ ｈ ａ ｇ ｆｃｒ ｕ ａｉ ｎ ｐ ｅ ｘ ｔ ｅ ｔ ｔｌｓ ｍ ｆｒ ｌ ｔｄ ｃ ｌｕ ａ ｉ ｎ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｗ ｉ ｈ ｃ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔ ｉ ｇ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｏ ｉ ｌｔ ｒ ｆ ， ｈ ｏ ａ ｕ ｏ ｅａ ｅ ａ ｃ ｌｔ ｓ ｅ ｕ ｅ ， ｈ ｃ ａ ｌ ｍｉ ｃ ｏ ｉ ｏ ｍｉ ａ ｅ ｐ ａ ｖ ｕ ｐ ａｅ ｕ ｎ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｌ — ｅ ｋ ｖ ｌ ｅ ｉ ｌｔ ｎ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｅ ｋ ａ ｅ ｌｔ ａ ａ ｄ ｒ ｄ ｃ ｈ ｉ ｆ ｅ ｃ ｆ ｍｕ ｔ ｐ ａ ａ ｕ ．Ｓ ｍｕ ａｉ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ｌ ｌ ｉ ｏ ｓ ａ ｇ ｒ ｈ ｈ ｓ ｂ ｔ ｒｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｔ ａ ｈ ｎ Ｓ ｈ ｄ ｌ ｏ ｉ ｍ ｎ Ｍｉ ｎ ａ ｇ ｒ ｈ ｌｏ ｉ ｍ ａ ｅｔ ｅ ｆ ｍａ ｃ ｎ ｔ ａ ｃ ｍｉ ｌａｇ ｒｔ ａ ｄ Ｈ． ｎ ｌ ｏ ｉ ｍ． ｔ ｅ ｏ ｈ ｈ ｔ Ｋｅ ｒ ｓ ｔａｎ ｎ ｅ ｕ ｎ ｅ ｔ ｎ ｙ ｃ ｒ ｎ ｚ ｔ ｎ ｔ ｅ ｐ ａ ａｕ ｌｔ ａ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｉ ｇ ｓ ｑ ｅ ｃ ； ｉ ｇ ｓ ｎ ｈ ｏ ｉａ ｉ ； ｈ ｅ ｋ ｖ ｌ ｅ ｐ ａｅ ｕ ｒ ｍｉ ｏ