一種改進(jìn)的B3G MIMO-OFDM系統(tǒng)的幀同步方法

最后引入鎖幀處理，當(dāng)某一定時位置在連續(xù)出現(xiàn)一定次數(shù)時，則設(shè)此定時位置為鎖定的幀起始位置，并設(shè)此時的鎖幀狀態(tài)為鎖定;在鎖幀狀態(tài)為鎖定時，若出現(xiàn)與鎖定的定時位置不同的定時值時，更改鎖幀狀態(tài)為未鎖定，并記錄出現(xiàn)不同定時值的次數(shù)，當(dāng)其達(dá)到一定次數(shù)時，清除鎖定的定時值，重新開始搜索幀頭。

4 幀頭判決門限方案及仿真結(jié)果

由于OFDM有循環(huán)前綴保護(hù)，故尋找的幀起始位置只要在循環(huán)前綴范圍內(nèi)即可。故MIMO-OFDM系統(tǒng)對于幀同步精確性的要求不是很高，但是對穩(wěn)定性和快速性要求很高，如果達(dá)不到穩(wěn)定的時間同步，后面的FFT等一系列數(shù)據(jù)處理過程就會受到影響，從而極大地影響整個系統(tǒng)的性能。故穩(wěn)定的時間同步對整個MIMO-OFDM系統(tǒng)顯得更加重要。由于信道的時變特性和多徑衰落的影響，給幀同步的穩(wěn)定性帶來很大的困難，因此需要在前人的基礎(chǔ)上加入一種新的機(jī)制，來保證同步的穩(wěn)定性。而這個幀頭判決門限是影響穩(wěn)定性的主要因素。

傳統(tǒng)的同步算法常采用固定的相關(guān)門限作為幀頭的判決門限，但在多天線系統(tǒng)中，多根發(fā)送天線的發(fā)送信號均到達(dá)同一接收天線，加之無線信道對多根天線進(jìn)行不相關(guān)衰落，將造成接收信號的更為嚴(yán)重、更加快速的衰落，因此采用傳統(tǒng)的固定門限將導(dǎo)致同步虛警與誤警率的成倍增加。引入自適應(yīng)的判決門限可以對接收信號的衰落進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)節(jié)，將使同步性能得以提高。Tufvesson的同步方法中僅僅提到這個判決門限應(yīng)該是變化的，沒有給出具體方法。此處，給出一種利用相關(guān)能量確定判決門限的方法，即搜索窗內(nèi)，比所有相關(guān)能量均值的Pthreshold倍要大的最大值判為幀起始位置，此方案得到的是主徑的位置。

式中，F(xiàn)為搜索窗大小，Λ(d)為接收序列與本地序列的相關(guān)結(jié)果，Pthreshold為門限系數(shù)。計算時可把分母與門限系數(shù)相乘作為門限與最大相關(guān)值比較。由于相關(guān)值的均值是隨信道變化而變化的，接收信號幅度大時這個均值也會大，接收信號幅度小時這個均值也會小，因此這個門限是隨接收信號幅度變化而自適應(yīng)變化的，因此可以有效地對抗無線信道的碼間干擾和多徑。實際實現(xiàn)中，由于相關(guān)結(jié)果Λ(d)已經(jīng)計算出來，F(xiàn)也可以乘到不等式右邊，因此只需要計算每個搜索窗內(nèi)F個相關(guān)能量值的和即可，故此方案不會增加實現(xiàn)復(fù)雜度。

LTE信道下，車速3 km/h和120 km/h，幀同步范圍Range為5(幀頭±5點范圍內(nèi)算同步上)，門限取30、40、50時的性能如圖3所示。由此可知，無論是低速或高速，門限系數(shù)取30比40和50正確檢測概率要高，且信噪比在2 dB以上時，門限系數(shù)30可使正確檢測概率達(dá)到1。圖4是門限取30時不同的同步范圍的誤檢概率，可見當(dāng)同步范圍取5時，可使誤檢概率為0。由此可見此方案更適用于未來高速移動通信的高車速環(huán)境。實際中，門限取30、Range取5的方案已經(jīng)在載頻為3.41 GHz、最高速率達(dá)100 Mbps的B3G-TDD MIMO-OFDM硬件平臺中得到實現(xiàn)。

5 結(jié)束語

MIMO-OFDM系統(tǒng)作為當(dāng)前高速通信的備選方案已越來越多地受到關(guān)注，隨著天線數(shù)和用戶數(shù)的增加，幀同步在實現(xiàn)中也越來越困難。本文在前人算法基礎(chǔ)上，提出一種自適應(yīng)門限的幀頭判決方案，使算法更加完善，且在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的前提下獲得很好的性能，適用于Beyond 3G等未來高速移動通信系統(tǒng)。