（通信与信息系统专业论文）基于ieee80216e的基站物理层算法设计及其实现.pdf

型塑盟_ 删， 摘要 。 武汉邮电科学研究院硕士论文 a b s t r a c t t h i st h e s i sd e s i g na l l i m p l e m e n t a t i o n f o rb a s es t a t i o nb a s eo ni e e e8 0 2 1 6 e s t a n d a r d , w h i c hb a s eo no f d m at e c h n o l o g y t h et h e s i sf o c u so nk e yt e c h n o l o g i e so f o f d m ar e c e i v e rf o ri e e e8 0 2 1 6 es t a n d a r d t h r o u g ht h e o r e t i c a la n a l y s i s a n d s i m u l a t i o n ，t h ep r i n c i p l ea n dp r o c e s s e sf o ro f d m ap h y s i c a lt r a n s m i t t e r , t h ed o w n f i n k a c q u i s i t i o na l g o r i t h ma n dt h eu p l i n ka c e s sp r o c e s sa r es y s t e m a t i c a l l yi n v e s t i g a t e d t h u sa r e l a t i v ei n t e g r a t e da n df e a s i b l et h e o r e t i c a ls y s t e mi sp r o p o s e di nt h i st h e s i s b a s eo ni e e e8 0 2 1 6 ed o w n l i n kc h a n n e ls i g n a lc h a r a c t e r i s t i c ，t h i st h e s i sp r o p o s e da s i m p l ea n de f f e c t i v ep r e a m b l ed e t e c t i v em e t h o d i tc a na c c u r a t e l yd e t e c tt h ep r e a m b l eb y g o o dr e l e v a n tc h a r a c t e r i s t i co fp r e a m b l ea n dc y c l i cp r e f i x ( c p ) s i m u l t a n e o u s l yr e a l i z et h e t i m es y n c h r o n i z a t i o na n de s t i m a t i o no ff r e q u e n c yo f f s e t f i n a l l y ，r e a l i z a t i o n i to na d c o r p o r a t i o n sd s pc h i pt s 2 0 1h a r d w a r ep l a t f o r m b a s eo ni e e e8 0 2 1 6 eu p l i n kc h a n n e ls i g n a lc h a r a c t e r i s t i c ，as i m p l ea n de f f e c t i v e r a n g i n gc o d ed e t e c t i v em e t h o di sn e c e s s a r yt oa c h i e v et h eh a r d w a r e p r o p o s e dd e t e c t i v e m e t h o di sd i v i d e di n t os e v e r a ls t e p s ：s e p a r a t es u b c a r r i e ri nf r e q u e n c yd o m a i n ；c a l c u l a t e r e l e v a n tc o r r e l a t i o nv a l u eb e t w e e ns e p a r a t e ds u b c a r r i e ra n dc a n d i d a t e ；c o m p a r ei tw i t ht h e t h r e s h o l dv a l u et od e t e r m i n et h es u b c a r r i e r ；c a l c u l a t et h es u b c a r r i e rt i m ea n df r e q u e n c y o f f s e t t h em e t h o dc a l lb ea p p l i e dt ot h ef o u rr a n g i n gc h a n n e ld e t e c t i o nm e t h o d t h i st h e s i sp r o p o s eaf e a s i b l ec h a n n e le s t i m a t i o ns c h e m e ，a n das i m p l i f i e dc h a n n e l e q u a l i z a t i o na n ds o f td e m o d u l a t i o na l g o r i t h m a l s ot h es y s t e ms i m u l a t i o nr e s u l t sa r eg i v e n a na d v a n c e dh y b r i da r q ( h a r q ) t e c h n i q u ea p p l i c a t i o nt oq a mi sp r o p o s e di nt h i s t h e s i s ，w h i c he m p l o y ss i g n a lc o n s t e l l a t i o nr e a r r a n g m e n tt oa v e r a g et h ev a r i a t i o n si n b i t r e l i a b i l i t i e sc a u s e db yq a m s i g n a lc o n s t e l l a t i o n t h et h e s i sf o c u so nt h ei n t e g r a t i o no fh a r oa n dp o w e rc o n t r o li no f d m a s y s t e m a c o m p r o m i s e s o l u t i o nb e t w e e np o w e ra n d d e l a y w a sp r o p o s e d b y i n t r o d u c i n g a r e t r a n s r n i s s i o nr a t i of a c t o r , t h et o t a lt r a n s m i s s i o np o w e rw a sr e d u c e de f f e c t i v e l yw h i l e s a t i s f y i n gt h es i g n a l - t o - n o i s er a t i oa n dd e l a yd e m a n d i ti sv a l i d a t e dt h a th a r o a n dp o w e r c o n t r o li n t e g r a t i o n s t r a t e g yc a l lg r e a t l yr e d u c e t h et r a n s m i s s i o np o w e r , a st h ed e l a y i n c r e a s e s k e yw o r d s ：b w a ；i e e e 8 0 2 1 6 e ；o f d m ar e c e i v e r ；t r a n s m i t t e r ；p r e a m b l ed e t e c t i o n ； r a n g i n g ；c h a n n e le s t i m a t i o n ；c h a n n e le q u a l i z a t i o n ；h a r q ；p o w e r c o n t r o l 武汉邮电科学研究院硕士论文 第1 章绪论 随着i t 通信技术的的迅速发展、i n t e m e t 的巨大成功以及人们对数据业务需求的 增长，全球通信产业的发展呈现三大趋势：无线化、宽带化和i p 化。宽带用户的数 量在全球呈现出非常强势的增长态势。而通信网络的宽带化不仅需要拓展广域网、城 域干线网的带宽，而且也要解决好接入网的带宽问题。近年来也出现了f t t x 、x d s l 、 l a n 和宽带无线接入( b w a ) 等新兴接入技术来解决带宽网络的最后一公里问题。 在众多的宽带接入技术中，无线宽带接入技术成为近年来通信技术市场的最大亮 点，是构成未来通信技术的重要组成部分。无线通信技术满足了用户对在不同移动状 态下获取网络信息的强烈需求，也符合当今社会人员流动性大、工作生活节奏紧张的 发展趋势。 国际电气电子工程师协会( t h ei n s t i t u t eo fe l e c t r i c a la n de l e c t r o n i c s e n g i n e e r s ，i e e e ) 根据无线带宽接入网的传输距离将它们分成四类，分别是无线个域 网w p a n ( w i r e l e s sp e r s o n a la r e an e t w o r k ) 、无线局域网w l a n ( w i r e l e s sl o c a la r e a n e t w o r k ) 、无线城域网w m a n ( w i r e l e s sm e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k ) 和无线广域网 w w a n ( w i r e l e s sw i d ea r e an e t w o r k ) 。表1 1 给出了各类无线接入网中几种具体技术 及它们的一些数据。 表1 1 几种无线接入网技术 w p a nl a n、 俸dan & w w a n b l u e8 0 2 18 0 2 1w c d m ac d m at d s cw i m a x i r 【) au 、掩 t o o t h1 b 1 9 ，l m t s2 0 0 0d m a 8 0 2 1 6 e 1 0 3 1 传输数据 “ 11 1 0 1 1 5 4 ( h s d p( 1 x e 1 4 4 7 5 率( m b p s ) a )v 二d v ) 传输距离l m1 0 m1 0 m 1 0 0 m 1 5 0 m2 5 k m2 5 k m 4 k m 5 0 k m 起始时间 1 9 9 31 9 9 82 0 0 31 9 9 92 0 0 32 0 0 02 0 0 02 0 0 02 0 0 5 在固定状态下，w i m a x 其最大覆盖范围是5 0 k m ，最大数据速率可以达到 7 5 m b p s 。在移动状态下，w i m a x 小区半径最大为5 k m ，最大数据速率可达3 0 m b p s 。 无论是固定还是移动状态，w i m a x 所达到的覆盖范围和最大的数据速率都要比现有 武汉邮电科学研究院硕士论文 的各种无线接入技术大好几倍。因此，w i m a x 技术具有非常广阔的应用前景。 本章首先简要介绍i e e e 8 0 2 1 6 e 标准的由来以及其发展的现状，然后重点介绍 o f d m a 技术和1 6 e 物理层关键技术及其演进，最后引出本文的研究思路和主要内容。 1 1i e e e 8 0 2 1 6 标准的体系 w i m a x ( w o r l d i n t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v ea c c e s s ) 并不是一种宽带无线接入 技术，它是由全球些主要的宽带无线接入厂商及芯片制造商在2 0 0 2 年4 月成立的 非赢利工业贸易联盟组织。主要是向市场推广新的无线通讯标准，不过它现在己成为 了i e e e8 0 2 1 6 的代名词。目前w i m a x 论坛已有4 1 0 多名成员，包括i n t e r 、s a m s u n g 、 l u c e n t 、s i e m e n s 等多家知名企业，我国的华为、中兴等公司也已申请加入w i 论坛。 i e e e 8 0 2 1 6 e 是i e e e 的8 0 2 1 6 工作组制定的标准协议中的一个标准，因此在介 绍它之前，有必要回顾一下i e e e 8 0 2 1 6 标准体系的发展。 i e e e 8 0 2 1 6 标准协议系列到目前为止包括8 0 2 1 6 、8 0 2 1 6 a 、8 0 2 1 6 b 、8 0 2 1 6 c 、 8 0 2 1 6 d 、8 0 2 1 6 e t l 叫】、8 0 2 1 6 f 和8 0 2 1 6 9 七个标准。1 6 c 是对8 0 2 1 6 的增补文件，1 6 f 定义了8 0 2 1 6 系统m a c 层和物理层的管理信息库( m i b ) 以及相关的管理流程。 8 0 2 1 6 9 是规定了1 6 系统的管理流程和接口，从而能够实现8 0 2 1 6 设备的互操作性 和第网络资源、移动性和频谱的有效管理。因此，这里主要介绍其他4 种标准的空口 特征。表1 2 给出了i e e e8 0 2 1 6 系列空中接口标准的特征比较。 表1 2i e e e8 0 2 1 6 系列各空中接口标准特征的比较 标准号 8 0 2 1 68 0 2 1 6 a8 0 2 1 6 d8 0 2 1 6 e 使用频段1 0 叫6 6 g h z l s b 的顺序与步骤2 生成的伪随机序列进行 异或操作。 3 2 2 咬尾卷积编码 实现咬尾的卷积( c c ) 编码，根据编码速率取值的不同，可以生成不同大小的 编码块。支持的编码速率有1 2 ，2 3 ，3 4 ，5 6 。对随机加扰后的码块数据进行咬尾 的卷积编码，具体如图3 8 所示。图中每个函数内部完成不同速率的c c 编码，根据 编码速率去调用相应的编码函数。 武汉邮电科学研究院硕士论文 3 2 3 交织及重复 图3 8 卷积编码函数流程图 为了避免不可靠比特的连续传输，需要将编码后数据进行交织处理，这里只是的 1 6 q a m 时候的设计，其他的是类似的。对每个码块进行交织，交织因调制方式的不 同分别处理。 武汉邮电科学研究院硕士论文 r开始、 j 计算交织参数s ； i = o ： 愈 。主弋7，r q p s k 交织函数1 6 q a m 交织函数6 4 q a m 交织函数 ( 按照q p s k 交( 按照1 6 q a m 交( 按照6 4 q a m 交 织规律完成数织规律完成数据映织规律完成数据 据映射)射)映射) i 叫 ( 结束 ) 图3 9 交织函数处理流程图 1 ) 计算参数s ，s - n 斜2 ；就是指调制阶数； 2 ) 对每个编码块数据进行交织变换： 先根据下面公式进行第一次交织： m t - a v 。呐a ) 七咖d ( 4 ) + f l o o r ( k d )k 。o ，1 ，乙伊一1 ，d 1 1 6 ； 即将索引k 按照d = 1 6 的长度分为“c 蛔d ”段，而每个段内索引值的间隔是： d 。其中，岫对应于各个码块的长度。 按照如下公式得到第二次交织后的索引 ： 。以一5 。f l o o r ( m i s ) + ( m k + l 驷一f l o o r ( d 。m i r c 咖) ) 。喊，) k1 0 ，1 ，。呖一1 ，d - 1 6 此时是对每s 个段进行的段间交织。 根据上述分析的交织的特点，可以按照调制方式的不同来分开处理。 1 6 删 s = 2 ，根据上述公式的理解，就是在每相邻s 个段间的奇数列再执行二次 武汉邮电科学研究院硕士论文 变换。每个交织块的长度一定是3 2 的整数倍，如表3 1 所示： 表3 11 6 q a m 交织 瑟f d - 0121 5 c _ 【( 。蛔 o01 72 3 1 11 611 81 5 23 24 93 47 9 34 83 35 04 7 c 1 1 6 + ( c - 1 )1 6 ( c - 1 ) + 1 7 c 1 6 。( c - 1 ) + 1 61 6 4 ( c - 1 ) + 1 表3 1 是经过二次交织后的格式，也是按照列的顺序读出。表中灰色部分是相邻 s 个段相邻s 列的交织规律。 3 2 4 调制 将编码交织后的数据比特流按照调制方式映射到相应的星座图上，即输出复数序 列。下行支持q p s k 、1 6 q a m 和6 4 q a m 三种调制方式，处理时也以不同的调制方 式来区分。这里只是介绍q p s k 的情况。 ( 开始 ) 审一1 q p s k i l j s d 1 6 q a m 调制6 4 q a m 调制 1r 厂 结束 、 图3 1 0 调制函数处理流程 武汉邮电科学研究院硕士论文 q p s k 主要完成0 ，1 到1 的映射。这里规定“0 ”映射为1 ，“1 ”映射为“1 ”。顺 序是：第一个输入比特对应第一个输出复数的i 路值( 实部) ，第二个输入比特对 应第一个输出复数的q 路值( 虚部) 。每两个比特一组，依次类推。为实现的方 便，将q p s k 做成一张表，执行查表操作即可。 表3 2q p s k 调制 索i 、q 路相邻i 、q 路映射值( 3 2 b i t 存放星座图上 引两比特的一个点) o0 oo x0 0 0 1 0 0 0 1 1o1 0 ) 【斌0 0 0 1 21oo x0 0 0 1 f f f f ” ，一 311哳在骶饿 其中，存放格式是i 路放在低1 6 b i t ，q 路放在高1 6 b i t ，即一个字存放一个复数。 每种调制方式在存储之前，都需要将映射后的复数序列进行功率归一化处理，即实虚 部要分别乘以c ( q p s k h = 夕乞，1 6 岫= 夕知，6 4 q = 夕锰) ov 二上u吖斗 由于d s p 是定点芯片，所以为了保持数的精度，必须将c 转换成定点数，该过程由 下行符号级部分统一来实现。 3 2 5p u s c 子载波分配及数据映射 1 ) p u s c 谱映射。进行p u s c 谱映射，生成一对符号( 偶数和奇数) 上的数据索 引和p i l o t 索引，根据定义的簇置换向量进行物理簇到逻辑簇的映射，将逻辑簇分成6 组，每组由特定的逻辑簇号集合组成p 1 。根据g r p _ b i t _ m s k 得到有效组号，在有效组 内按照协议规定生成p i l o t 索引，除去有效组内的p i l o t 子载波，剩下的用作映射数据 子载波，以子信道为单位，将数据子载波映射到不同的子信道( 以子信道号区分) 。 下面的公式定义了这一映射规则： s u b c a r r i e r ，s ) “& 胁埘幽j l i + 妇，m ir o o d m c 删讪】+ d l p e r m b a s e m o d 蛐啪明髓b 各个参数的物理意义如下： 武汉邮电科学研究院硕士论文 s u b c a r r i e r ( k ，s ) 表示子信道s 里第k 个子载波的索引，k 【0 ，n s 咖a r r i e n 一1 】； s 表示子信道索引，墨【o 岫棚眦一1 】； 表示 + 1 3 s ) m o d 黼； 表示子信道数目( 它是指使用在当前主组内的子信道数目) ； p ，【j 】表示将基本置换系列向左循环旋转s 次得到的系列； j 吒胁r 拥表示一个子信道的数据子载波数目。 2 ) 数据映射。根据p u s c 谱映射模块输出的数据索引以及该b u r s t 在频率轴上的 位置信息( 子信道偏移、子信道数目) ，容易得到为该b u r s t 分配的数据索引。 3 2 6i f f t 变换、c p 插入及功率提升 1 ) i f f t 变换。对输入频域数据进行过采样和i f f t 变换。完成基2 f f t 运算，程 序用汇编语言实现。为提高内存读写效率，使用2 块缓冲区乒乓操作，2 块缓冲区位 于不同的内存块( b l o c k ) ，可以进行并行的读、写操作。为充分利用寄存器资源， 前3 级蝶形运算集成完成，第1 级数据读取采用位翻转寻址，完成前3 级蝶形运算后， 进行数据存储；最后2 级蝶形运算也集成完成，数据读取后，完成最后2 级蝶形运算， 然后存储最终结果；中间各级蝶形运算独立完成，每次读取数据，完成1 级蝶形运算， 并存储结果。 2 ) c p 插入。为克服多径时延引起的符号间干扰( i s i ) ，每个o f d m a 符号需要 在保护时间间隔中添加循环前缀，将它后面的l e n g t h ( s y m b 0 1 ) c p 个样点数据复制到 符号的前面。 3 ) 功率提升。对z o n e 内的数据( 插入c p 的输出谱) 实施功率提升。 3 2 7 仿真结果分析 仿真平台参数：带宽1 0 m h z ，f f f s i z e 1 0 2 4 ，z o n e t y p e ：p u s c ，帧长 ( f r a m e d u r a t i o n ) ：5 m s ，帧数：1 ，帧宽( z o n e w i d t h ) ：2 4 符号 武汉邮电科学研究院硕士论文 4 2 昌 - t 丢0 e 2 b u r s t lb o o s t i n gm a t c hr e s u l t ( r e a lp a r t ) 4 一 一一 05 0 01 0 0 01 5 0 02 0 0 02 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 04 0 0 04 5 0 0 5 0 0 0 2 晋 3 丢0 e 2 4 1 0 5 等 3 丢0 e 0 5 b u r s t lb o o s t i n gm a t c hr e s u l t ( i m a g ep a r t ) 。 a d so u t p u t - s i m u l a t i o no u t p u t = 一一 一一 05 0 010 0 015 0 02 0 0 0 2 5 0 03 0 0 0 3 5 0 04 0 0 0 4 5 0 0 5 0 0 0 c o n s t e l l a t i o nn u m 图3 1 1 数据b u s r t l 与a d s 数据匹配图 x1o 1 3 d lm a p b o o s t i n gm a t c hr e s u l t ( r e a lp a r t ) 一a d so u t p u t - s i m u l a t i o no u t p u t 1 - _ - 一 ， 0 10 0 02 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 05 0 0 0 6 0 0 07 0 0 0 8 0 0 09 0 0 010 0 0 0 1 0 5 暑 3 i 羞0 e 0 5 x1 0 。1 3 d lm a pb o o s t i n gm a t c hr e s u l t ( i m a g ep a r t ) 一 一 一二二= = = 一= = = = = 一 a d so u t p u t - s i m u l a t i o no u t p u t 0 10 0 02 0 0 03 0 0 0 4 0 0 05 0 0 06 0 0 07 0 0 08 0 0 09 0 0 010 0 0 0 c o n s t e l l a t i o nn u m 图3 1 2d l m a p 与a d s 数据匹配图 从图3 1 1 和图3 1 2 中可以看出，下行仿真链路生成的数据b u r s t l 和d lm a p 分 别与a d s 系统生成的数据取差匹配，误差在1 0 。1 3 级别，考虑到a d s 本身的误差， 因此可以认为文中描述的算法是正确的。 武汉邮电科学研究院硕士论文 3 3 适于i e e e8 0 2 1 6 e 的信道模型设计 由于1 6 e 协议支持高速移动环境下的宽带无线接入，故无线衰落信道模型的设计 也必须满足1 6 e 支持移动性的需要。适用于1 6 e 协议的无线信道包括大尺度衰落和小 尺度衰落，其中大尺度( l a r g es c a l e ) 衰落模型用来描述发射与接收之间长距离的信 号强度变化，小尺度( s m a l ls c a l e ) 衰落模型则用来描述短距离或短时间内信号强度 的快速变化。1 6 e 标准支持非视距( n l o s ) 的信号传输，因此其信道为典型的多径瑞利 衰落信道，下面分别介绍在本文链路仿真中使用的信道模型。 3 3 1a w g n 信道 加性高斯白噪声( a w g n ) 信道是最简单的一种信道模型。在该模型中，信道唯 一的影响是a w g n 。其系统框图如图3 1 3 所示。信号工o ) 经过信道j l l o ) 之后的输出 为： y ( f ) - 石o ) 奎j l o ) + 万( f ) 其中万p ) 为平稳白噪声过程。信噪比( s n r ) 是信道的唯一参数。 3 3 2 瑞利多径信道 图3 1 3 a w g n 信道模型 y t t ) 瑞利多径信道的参数包括多径数p 、各条径的时延 p 和增益系数饵 以及白噪 声功率( 以信噪比s n r ( d b ) 表示) 。从前面的讨论可知，信号x ( t ) g 过信道 o ) 之 后输出为： y o ) - 艺吒o ) z o 一) + 瑞利多径信道可以利用横截滤波器级联一个a w g n 信道构成，如图3 1 4 所示， 其中横截滤波器的延迟系数和抽头系数分别为 p 、饵 。 3 1 武汉邮电科学研究院硕士论文 x c t ) ，一l 如，一 1 亍 l i 掣 叫习 q i - 口 口一 图3 1 4 瑞利多径信道模型 3 4 下行o f d m a 系统同步算法分析 符号定时的误差会带来接收的o f d m a 符号之间的i s i ( 符号间干扰) ，尤其当定 时误差不断随时间累积，o f d m a 符号之间的i s i 趋于严重，s s ( s u b s c r i b e rs t a t i o n ， 用户站) 解调会出现严重的误码。频率偏移是由s s 接收机频率和b s ( b a s es t a t i o n ， 基站) 发射频率之间的偏差造成，这种偏差使得s s 接收的o f d m a 符号在时域产生相 位旋转，如果不能准确估计和校正频偏，s s 在后面的数据解调也会出现较大的误码， 使得s s 接收机的性能下降。 3 4 1 前导码检测概述 在s s 和b s 进行正常通信之前，s s 需要通过检测前导码，来获得同步的参数。 根据1 6 e 的定义，前导码被调制在下行子帧的第一个符号上，每个前导码是预定义的 伪随机系列，它们总共有9 6 个且相互正交。前导检测就是要找出下行子帧的第一个 符号上调制的是哪一条前导码( 9 6 条码之一) 。这有两个作用，一是检测到的前导用 作后面解子信道化的输入参数i d( 小区识别号) ，二是通过前导检测实现s s 下 行链路符号同步，以及进一步的频_ c 偏e l 估l 计。 文献瞄l 中提出了一种经典的o f d m 同步方法，该方法能较好的估计符号定时和 频偏。但它不能同时进行下行链路前导码的检测，使得在s s 接收机上的适用性降低。 本文提出了一种1 6 es s 接收机前导检测和符号同步方法，该方法的提出为s s 接 收机数据解调提供了重要的解调参数和符号同步，它利用前导子载波正交性特点，先 3 2 武汉邮电科学研究院硕士论文 检测s e g m e n t _ h u m ，这使得后面的i d _ c e l l 检测运算量大大减少，并且提高了前导检 测和符号同步精度，在实际应用中便于软件实现。 3 4 2 前导码检测算法模型 通过粗同步定时，前导码搜索细同步定时获得b s 发射的帧边界，在得到b s 的 帧边界后，进行小数倍频偏估计，以前导符号为基准，将每个符号内样点乘以频偏和 样点时延带来的相位反旋，存储结果用作前导码检测和细定时同步估计。然后再检测 i d c e l l ，完成前导码检测，过程如图3 1 5 所示。 图3 1 5 前导检测流程图 1 ) 对于天线接收的每个o f d m a 符号，计算每个样点偏移对应的时域相关能量，最 大相关能量对应的符号序号和样点偏移即是帧头粗同步位置。按下式计算采样值的复 相关： y 咖。善础“矿+ ) x ( i ) 为第i 个样点，n 为f 耵s i z c 2 ，k 为 符号内样点偏移，y ( k ) 为符号内第k 个样点偏移对应的的复相关值。过程如图3 1 6 所 示： 天线接收的 o f d m a 符号 图3 1 6 粗同步定时原理 2 ) 对于天线接收的每个o f d m a 符号，计算每个样点偏移对应的时域相关能量，最 大相关能量对应的符号序号和样点偏移即是帧头粗同步位置。按下式计算采样值的复 相关： c p 圯抖- - i y ) 一。z + f 如 + f + ) 箭 x ( i ) 为第i 个样点，n 为f f t _ s i z e x 2 ，k 为符号 3 3 武汉邮电科学研究院硕士论文 内样点偏移，y ( k ) 为符号内第k 个样点偏移对应的的复相关值。过程如图3 1 7 所示： i c p j 。一 l j 关 i 细定时窗 图3 1 7 细同步定时 以帧头粗同步位置为符号定时基准，估计小数倍频偏。假设s 仅) 是循环前缀的一 个样点，s ( k + n ) 是与该样点相差n 个间隔的样点，存在载波频偏时，有： s + n ) i e - j 捌旧宰s ) ，廿是频偏，r 是不含c p 的一个符号周期； 盯l 击宰么增o + n 沁 ) ) ( 单位：h z ) 这里彳馏 ) 表示求x 的复角，由于相干累加可以提高估计精度，在前导以及随 后的多个符号，把求得的s + n 沁( 七) 值作相干累加。 y 一言薹s m 州( 1 + 印一q m 刑+ 印一 其中f t 是前面求出的粗同步位置，嘶肼是相干累加符号数目。然后求旋转角度， 根据这个角度和符号时间，可求出频偏。 f r e q o f ! f a r g ( y c o ) 1 “ h 宰t ，t 为时间常数，意义见前面。 3 ) 对符号内的每个采样值按照下式进行频偏校正： s ( 七) - s ( 七) e x p ( - j 2 万f r e q o f f k 丁) s ( k ) 表示符号内的第k 个样值，j - 一1 ，r 为相邻两个采样值的时间间隔，为 武汉邮电科学研究院硕士论文 系统时间常数。 4 ) 检测前导s e g m e n t _ h u m 和细定时位置。 1 6 e 定义了9 6 条前导码，每条前导码为一个伪随机系列，由s e g m e n t _ n u m 和 i d - c e l l 共同索引。其中s e g m e n t _ n u m 定义了调制前导码的子载波位置，它的取值从 o 2 ，不同的s e g m e n t _ h u m 定义的子载波相互正交。i d c e l l 定义了调制前导码的极 性。对于每个s e g m e n t _ h u m ，在对应的前导子载波上调制常数1 ，得到本地前导频谱。 以粗同步位置为中心，设置细定时窗口，在细定时窗口的每个滑动位置取一个接收的 前导符号，去除c p 后对它做f f t 变换，将变换的前导频谱取绝对值，再把它和生成 的本地前导频谱做相关，保存并更新最大相关能量值、对应的s e g m e n t _ n u m 、细定时 位置。遍历s e g m e n t _ n u m ，细定时窗口，最后保存的s e g m e n t n u m 和细定时位置即是 检测结果。 p r e a m b l e _ s p 删( s e g m e n t _ n u m , i ) 一翟伽一删碇她黼碱妣乳。 f 【0 ，即r s i z e 一1 】；y ( k ，：) 一伊( s ( 七+ z 。+ ( 1 ：) ) ) c o r r ( s e g m e n t 一刀“棚，七) 一y ( k ，刀) 毫p r e a m b l e s p r m ( s e g m e n t 一力“m ，刀) c o r r ( s e g m e n t n u m d c t ，七触砌瞎) 一m a x ( c o r r ( s e g m e n t n u m ，七) ) s e g m e n t n u m a e t 和七加概即是检测的前导段号和细定时位置。 5 ) 检测前导i dc e l l 。 i d c e l l 取值从0 - 3 1 ，根据上面检测的s e g m e n t n u m d c ，索引i e e e 8 0 2 1 6 e 定义 的前导码，在s e g m e n t n u m 出, t 定义的前导子载波上调制前导码。以上面检测的七触触 作为接收前导符号的起始位置，对它做f f t 变换，再将它和本地生成的前导频谱做 相关，保存并更新最大相关能量和对应的i dc e l l 。遍历i dc e l l 取值范围，最后保 存的i dc e l l 即是检测前导的结果。 p 一比一s p r m ( s e g m e n t _ n u m a c t , 一眦z 汴器黼抒数值 一( i n 一- 伊鼢矿p ，绷r u b l e _ 印邮唧鲫t _ n u m 拟, i d 一龇 3 5 武汉邮电科学研究院硕士论文 c o r r ( i d c e l l d n ) 一m a x ( c o r r ( i d c 锑z ) ) 至此，s e g m e n t n u m 积和m c e l l 幽