TD-LTE系统中Zadoff-Chu序列的研究与DSP实现

通过对Zadoff-Chu(ZC)序列生成算法的分析及理论推导,提出了一种快速、有效的Zadoff-Chu序列生成的DSP实现方案。该方案已经在TMS320C64xDSP中实现。通过在CCS3.3中运行程序,验证了方案的可行性和高效性。该方案在LTE-TDD无线综合测试仪表的开发中已经得到应用。

Zadoff-Chu序列的内插算法

脉冲压缩体制斜向短波信道探测主要利用Zadoff-Chu序列良好的周期自相关特性进行相关检测。为使Zadoff-Chu序列的频谱特性与信道探测收发信机的要求相匹配,提出一种适合Zadoff-Chu序列的FDI内插算法,以改善其频谱特性,并与一般内插算法内插后的序列频谱进行比较。仿真结果表明:采用FDI内插算法插值后序列的频谱滚降更快,且几乎没有旁瓣,能量十分集中,确认了FDI内插算法的优越性;在接收端,通过理论推导给出了一种实现采用FDI算法内插后的序列最佳抽取的方法。计算和仿真结果验证了该方法的有效性。

基于补零的Zadoff-Chu序列检测算法

介绍单载波频域均衡系统的随机接入方案,提出一种基于补零扩展的Zadoff-Chu序列的前导检测算法。使用素数Zadoff-Chu序列作为用户签名,接收端采用基于时域补零扩展的频域检测方法进行前导检测。仿真结果表明,与传统时域检测算法相比,该算法能在保证检测效果的同时,降低90%计算复杂度。

基于Zadoff-Chu序列的移动数字电视接收系统频偏估计算法

针对移动数字电视接收系统频偏估计算法存在的频偏估计均方差和误码率高等问题,提出了一种基于Zadoff-Chu(ZC)序列频偏估计算法。首先通过建立信号模型,利用仿真分析了载波频率偏差对接收系统影响;其次,信标结构中的两个同步信号以半周期形式选择ZC序列,1个导频符号序列由2个ZC序列构成。因此,接收端接收的2个符号是完全相同的ZC序列,通过对1个ZC序列半周期进行自相关运算并计算频偏值,即可以完成对整个周期符号的频偏估计。仿真结果表明,相比于其它算法,频偏估计均方差可降低20~30%,增益提升约2d B。

利用Zadoff-Chu序列降低DCO-OFDM可见光系统的峰均比

为了降低直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)可见光系统具有的高峰均比,对传统的部分传输序列(PTS)算法进行了改进,提出了基于Zadoff-Chu序列的PST改进算法。该算法的基本思路是先利用Zadoff-Chu序列构建一个正交的预编码矩阵,然后根据传统的PTS算法将DCO-OFDM信号分割成互不相交的子块,接着将各个子块与预编码矩阵相乘,通过降低每个子块的自相关性达到降低DCO-OFDM可见光系统峰均比的目的。仿真结果表明,基于Zadoff-Chu序列的PTS改进算法明显降低了DCO-OFDM可见光系统的峰均比,达到了预期的效果。

基于Zadoff-Chu序列的OFDM精确定时同步算法

针对OFDM系统在多径衰落环境下通过能量大小定时而产生定时误差的问题,文中提出了一种基于Zadoff-Chu序列的第一径检测算法,利用序列相关性得到信道冲激响应估计值,此外分析了残留频偏对定时同步的影响,并通过改进自适应门限抑制残留频偏来判定准确定时位置。算法在时域完成,实现简单且运算量小。通过仿真对比其他算法可以看出,文中所提算法在高速移动多径环境中第一径检测概率高、均方误差小,特别是低信噪比下仍能准确同步。

基于Zadoff-Chu序列的单载波抗截获波形设计

单载波系统中,采用相同的UW字进行捕获、多普勒估计和信道估计。目前采用相同的UW字容易被非合作方进行盲参数估计和捕获,危及信号的安全性和私密性。为了防止电子对抗中的窃听攻击,保护信号的安全性和私密性,设计针对单载波系统的抗截获波形。首先进行UW字的选择,选择符合进行捕获、多普勒估计和信道估计的UW字。设计新的帧格式,使其具有抗截获能力并保持SC-FDE原有的良好性能。将传统的同步头去掉,采用PMF-FFT方法进行捕获和多普勒估计,采用SC-FDE方法进行信道估计。对该帧格式的波形进行多普勒估计性能、误码率和循环特性抑制的仿真测试。仿真结果表明,在误码率影响极小的情况下、不增加复杂度的前提下,实现了单载波循环自相关的峰均比性能提高了91.72%,提高了波形的抗截获性能。

新型短波信道探测序列研究

针对脉冲压缩体制短波信道探测对探测序列的自相关特性要求很高的问题,将周期自相关特性十分理想的Zadoff-Chu序列应用到短波信道探测中,设计了能充分利用其周期自相关特性的序列扩展方式,对Zadoff-Chu序列、m序列和巴克码的相关函数及相关函数的主旁瓣峰值比、品质因数、联合旁瓣电平率、峰均功率比四个参数进行了仿真和实测,对所得数据进行了讨论分析。分析表明:Zadoff-Chu序列比m序列和巴克码具有更好的自相关特性,其相关函数的主瓣峰值与旁瓣峰值之比、品质因数等四个参数比m序列和巴克码的相应参数更优越。

基于ZC序列的CO-OFDM系统定时同步改进算法

首先简单介绍了CO-OFDM系统的组成结构及符号定时同步方法。针对采用Schmidl&Cox算法及相关改进算法进行符号定时同步时存在的峰值平台与副峰干扰问题,提出一种基于Zadoff-Chu(ZC)序列的改进算法。最后通过仿真实验验证了该算法的有效性,提高了定时同步的精度,同时解决了基于PN序列符号定时同步算法存在的高PAPR的问题。

基于ZC序列的OFDM系统定时同步改进算法

为提高OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统的定时同步精确度,提出了一种改进的基于ZC(Zadoff-Chu)序列的定时同步算法。该算法将经典的Minn算法序列的取反方法与Park算法的序列共轭方法结合,利用良好自相关性且低互相关性的ZC序列,替代原有的PN(Pseudo-Noise Sequence)序列,构成新序列结构。改进算法在定时位置发生错误时,仍能保证系统精确进行定时同步。在加性高斯白噪声(AWGN:Additive White Gaussian Noise)信道,子载波的数量是256,16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)调制和解调下,Matlab仿真表明改进算法消除了Minn算法和Park算法中副峰对定时同步的影响,定时偏差与均方误差(MSE:Mean Square Error)在信噪比-15~15 dB内,较于Minn算法和Park算法更低,提高了定时精度。信噪比是15 dB时,改进算法定时均方误差为4. 2×10-6,是估计性能最优状态。

一种ZC-OFDM雷达干扰一体化波形设计与处理方法

雷达干扰一体化是优化射频资源、实现定向干扰的有效技术路径,雷达干扰一体化波形设计是雷达干扰一体化研究的重点。本文提出一种基于Zadoff-Chu序列和正交频分复用架构的雷达干扰一体化波形,研究了波形的设计与处理方法。波形以正交频分复用为调制方式、以时频分割复用为基本架构、通过Zadoff-Chu和Mersenne-Twister序列对频域子载波进行合理的分配和调制完成探测与干扰功能一体,在信号处理时采用先探干时频分离再脉冲压缩和相参处理的方式实现测距测速。理论分析和仿真试验表明,所提波形同时具备脉冲压缩主副瓣比大、多普勒容限强以及频率对准灵活、干扰随机性强的探干一体性能优点。

OFDM系统改进的训练序列结构及时频同步算法

提出了一种改进的基于Zadoff-Chu(ZC)序列的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统时频同步算法。该算法构造了一个具有共轭重复关系结构的训练序列,首先利用时域训练序列前后的共轭特性完成定时同步,同时得到整数倍频偏估计,使定时结果不受频率同步性能影响,然后在获取精确的定时同步之后利用训练序列的重复性完成小数频偏估计。理论分析和仿真结果表明,在高斯信道和多径信道下,改进算法的定时估计和频偏估计均方误差较低,同时扩大了整数和小数频偏估计范围,降低了系统计算复杂度。

一种高速场景中的前导序列设计与检测方案

针对高速移动场景下的随机接入过程中大多普勒频移导致系统解调性能恶化的问题,提出一种随机接入前导序列设计与检测方案。该方案利用频率偏移引起的相关函数峰值偏移距离与Zadoff-Chu(ZC)序列根索引的关系,将两个共轭对称的前导序列组合为一个新的随机接入前导序列,并针对该序列进行两级联合检测。仿真结果表明,与传统LTE标准中使用的限制集相比,该方案不仅提高了可用前导序列数量,还可有效地避免了整数倍频偏对定时估计误差的影响,增强了在高载波频率及高速移动场景下的随机接入检测性能。

基于高速移动环境的LTE上行随机接入前导序列的生成

3GPP长期演进(Long Term Evolution)计划中的随机接入信道是一个基于竞争的上行信道。当某个小区内多个移动台同时发起接入时,可能发生碰撞导致部分移动台接入失败或者移动台之间相互干扰。为避免以上情况,3G LTE为不同用户接入分配了不同的前导序列,利用序列间良好的相关性避免接入冲突和用户间干扰。本论文基于3GPP对LTE上行随机接入受限循环移位前导序列的规范定义,在不改变对RACH结构假设的前提下,讨论高速移动环境下的随机接入受限循环移位前导序列,并针对两种不同的假设给出两种生成公式,并通过仿真结果比较其优劣。

一种大频偏系统下信号检测序列的设计方法

互相关检测算法是信号检测中广泛使用的方法,但是性能受本地载波频偏影响较大。论文利用Chu序列的性质,给出一类信号检测序列的设计方法,可以在大频偏系统下进行信号检测,并具有计算复杂度低的优点。

面向低轨卫星互联网的随机接入前导码传输技术

围绕低轨卫星随机接入过程中前导码传输性能开展研究,在对现有基于Zadoff-Chu(ZC)序列的两种前导码设计方案基础上,提出一个三级ZC根序列级联的前导码设计方法,并给出了复杂度分析结果。此外,在考虑离散傅里叶变换扩展正交频分复用(Discrete Fourier Transform spread OFDM,DFT-s-OFDM)波形传输的情况下,对低轨卫星随机接入过程前导码检测性能开展了系统级仿真。通过仿真首先探明了不同类型前导码进行峰值检测时所具有的最优检测阈值,其次探究了不同多普勒频移和多用户干扰对前导码检测性能的作用机理,最后分析了不同天气条件对多用户前导码检测性能的影响。上述研究显示采用多个ZC根序列级联的方法可显著提高低轨卫星随机接入用户的数量,但复杂度较高,且受多用户干扰和多普勒频移的影响,该方法的检测性能受限。

Zadoff-Chu序列在LTE下行链路频偏估计中的应用

频偏估计的常规算法一般先在时域进行细同步,然后经FFT运算之后在频域做粗同步。本文根据LTE的帧结构特性,提出了伪叠加Zadoff-Chu序列的频偏粗估计算法,并联合基于循环前缀(CP)的最大似然算法得到频偏细估计。该算法在时域内能同时进行粗同步和细同步,简化了计算,并且在性能上也有显著提升。

伪叠加Zadoff-Chu序列的符号同步算法

提出了伪叠加Zadoff-Chu序列符号同步算法,由于在频域上等间隔插入Zadoff-Chu序列,经傅里叶逆变换到时域后的序列仍具有良好的自相关和互相关特性,该算法充分利用这一特性来进行符号同步,且不需要对长期演进(LTE,Long Term Evolution)帧结构进行任何修改和叠加任何正交频分复用技术(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplex)符号序列。仿真结果表明,伪叠加Zadoff-Chu序列符号同步算法在各种信道环境下呈现良好的同步性能,明显优于基于循环前缀的算法。联合该算法与基于循环前缀的算法,能够进一步提高同步性能、减少算法复杂度。

伪叠加Zadoff-Chu序列的LTE下行信道估计

分析了正交频分复用系统中基于叠加训练序列的最小二乘和线性最小均方误差信道估计算法,在此基础上针对LTE信道的结构特征,提出了一种利用伪叠加Zadoff-Chu序列进行信道估计的最小二乘算法。该方法可以大大降低算法复杂度,并且不需要信道先验信息、不占用带宽资源。仿真结果验证了该方法的有效性,其性能比频域的离散傅里叶变换算法和线性最小均方误差算法性能更优。

LTE-A超远覆盖中的随机接入前导码设计与性能

针对移动通信先进长期演进系统在超远覆盖下基站与用户通信距离大、传播时延长导致的上行失步问题,提出一种随机接入前导码的设计方法.该方法将两个不同的Zadoff-Chu根序列级联形成新的前导序列,并通过扩展循环前缀和保护间隔,构造出支持超远覆盖的随机接入前导码.在此基础上,推导了所设计前导序列的自相关性和互相关性,并分析了随机接入前导码的覆盖性能.理论分析与仿真表明,所设计的前导序列仅仅在时延为零时周期自相关出现高峰值,且构造的随机接入前导码能够大大提高覆盖范围.