基于CAZAC序列的MIMOOFDM定時同步算法

郝杰

摘 要：針對MIMOOFDM系統定時同步中的精確度問題，提出一種基于CAZAC序列的定時同步方法。通過CAZAC序列優化幀的定時目標、準確度以及結構，使得幀和符號同步同時實現，簡化定時算法。幀同步和符號同步的聯合實現，降低了定時算法的計算量并能夠準確定義信道的第一徑，能夠在時域實現整數頻偏的估計，在提高同步精度的同時降低了系統的復雜度，通過仿真驗證了算法在Rayleigh衰落信道中性能的明顯改善。

關鍵詞：多輸入多輸出；正交頻分復用；CAZAC序列；同步

中圖分類號：TN911. 5 文獻標識碼：A

Abstract：A new synchronization method for MIMOOFDM systems with CAZAC sequence was proposed. Frame timing objective functions were sharpen by using CAZAC Sequence， and its accuracy was also improved. Combing frame and symbol synchronization， only one step was needed for timing algorithm.The computation load was reduced and the first channel path was defined accurately.Integral frequency offset correction was achieved in time domain with a lower complexity.The proposed scheme can not only improve the precision of synchronization，but also reduce the complexity greatly.Simulation result shows it has a better performance than the traditional method especially in Rayleigh fading channel.

Key words：multipleinput multipleoutput； orthogonal frequency division multiplexing； CAZAC sequence； synchronization

1 引 言

正交頻分復用（orthogonal frequency division multiplexing， OFDM）由于高頻譜利用率、抗窄帶干擾等特點，成為下一代無線通信研究的關鍵技術，另一方面，多輸出多輸入（MIMO）能夠產生的分集增益和復用增益，使得系統容量的增加成為可能。MIMO與OFDM技術結合成為未來無線通信最具希望的技術，但是同步技術是制約這一系統性能的重要因素[1]。

MIMOOFDM系統的同步算法已經有比較多的文獻[2-4]進行研究，其中Schmidl（SC）算法[5] 是比較典型的一種，SC算法在定時度量函數中有一個峰值平臺影響了定時位置，因此一般會分為幀同步和符號同步來考慮。文獻[2]研究了在幀同步較為準確的情況下，通過幀結構可以同時完成幀與符號的同步，并進一步采用GOLD序列完成了基于MIMOOFDM系統符號與幀的聯合同步。但GOLD在進行FFT變化之后，會破壞正交性。另外，采用GOLD序列的定時算法需要在衰落信道中找到信道中最強子徑。因此MIMOOFDM系統中采用GOLD序列并不是非常合適。基于此，本文考慮通過CAZAC序列先實現精確的定時同步，在進一步在傳統同步算法基礎上進行改進，找到適于MIMOOFDM系統的同步定時算法。

2 系統模型

從圖2可以看出，在相同的定時偏移下，本文方法度量函數更為尖銳。圖3對AWGN信道和Rayleigh衰落信道下的本文所提方法和傳統方法的定時捕獲概率進行了對比，可以看出，與傳統方法相比，本文所采用的同步方法在兩種信道下捕獲概率都有明顯改善，相比來講，Rayleigh衰落信道改善幅度更大一些，這是因為本文方法能較為精確的定出第1徑，而對Rayleigh衰落信道中最強徑為非第一徑的情況尤為重要。

6 結 語

本文提出了一種基于CAZAC序列的MIMOOFDM定時同步方法，通過幀同步和符號定時同步的聯合，減少了定時算法的復雜度，使得整數頻偏可以在時域進行，無需進行FFT運算。并且定時位置準確能夠準確定義在多徑衰落信道中的第一徑。仿真結果表明該方法該方法不僅提高了同步的精度，而且也降低了系統的運算量，尤其在Rayleigh衰落信道中性能改善更為明顯。

參考文獻

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