改进的B3G MIMO-OFDM系统的帧同步方法

设IFFT长度为N，经N点IFFT变换后输出的信号进行加循环扩展操作，循环扩展长度G应大于最大时延扩展以避免符号间干扰，然后将信号通过AD变换转化为模拟信号，再通过上变频转化为射频信号发送至空中；经信道传输后，将接收采样信号经过下变频及DA变换转换为数字基带信号，在数字域对每个发送接收天线对进行定时同步，再将已同步信号经去循环扩展后进行N点的FFT变换。

设Si(k)，i=1，…Q为第i根天线的发送信号，在不考虑频率偏移的条件下，第i根接收天线接收到的信号可以表示为：

其中wj(k)表示均值为0的加性高斯白噪声(AWGN)，对于不同的i、k、j不相关。Hij(k)为第i根发送天线到第j根接收天线第k个子载波上的信道冲激相应。dij是第i根发送天线到第j根接收天线的传输时延。

2 各种同步算法介绍

同步技术包括帧同步和载波频率同步，在OFDM系统中，接收机需首先确定接收OFDM符号的起始时刻，然后估计接收机与发射机之间的载波频率偏移，进行载波频率偏移补偿，最后进行FFT解调。如果不达到准确的帧同步，引起的符号误差将造成FFT窗口错位，导致符号间干扰，使接收端无法正确接收数据。

OFDM同步方法可分为数据辅助的同步方法和盲同步方法。数据辅助同步方法需训练序列，这降低了数据传输效率，但这类方法有估计精度高的优点，一般其计算复杂度较低。在数据辅助的同步方法中，较早的一篇是Classen提出的，文中利用散布在OFDM符号中导频进行频率粗同步和精同步，其粗同步是在一定范围内进行盲搜索，计算量很大。后来Schmidl对此方法进行了改进，Schmidl利用的是2个OFDM符号作训练序列进行时间和频率同步，第1个符号的前一半和后一半相同，可用于时间同步和频率精同步，利用前后2个符号间关系进行频率粗同步。Schmidl提出的时间同步方法中，时间同步的目标函数顶部比较平坦，同步不很精确。Tufvesson提出了基于PN序列的时间同步算法，利用本地预存的PN序列与接收数据做相关寻找最大值的方法获得时间同步信息。此方法的优点是精确度比较高，可同时获得粗同步和细同步。本文将在不改变发送端发送的训练序列的基础上，在接收端的关键参数上进行改进以获得更好的性能。