0 引言
正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)作为一种多载波技术,具有抗干
扰能力强、频谱利用率高等诸多优点,但在 OFDM 系统中存在峰均比(peak to average power ratio,
PAPR)过高以及对定时偏移敏感的问题.目前,降低系统 PAPR 主要包括 3 种技术:信号预畸变技术、概
率类技术和编码类技术
[1-6]
.在编码类技术中,互补序列因具有良好的相关特性、无旁瓣、结构简单,引起
学者们的关注.其中,QAM 周期互补序列因具有更高的数据传输速率,已成为目前的研究热点. Zeng 等人
[7-8]
基于四元序列提出 3 种 16QAM 周期互补序列的设计方法,并利用交织技术构造出一种 16QAM 周期
互补序列.因为编码类技术不会引起信号的失真,所以该技术还可应用于 OFDM 系统的定时同步中.在基于
训练序列的经典同步算法中,Schmidl 算法
[9]
、Minn 算法
[10]
以及 Park 算法
[11]
采用 PN(pseudo noise)序列
实现系统同步,但存在“平坦区”和副峰值较高的问题. Das 等人
[12]
改进了 Park 算法中的训练序列,基于
CAZAC 序列提出新的定时度量函数. Ren
[13]
基于 CAZAC 序列和 PN 序列,提出一种加权同步算法.虽然
加权同步算法能够提高系统同步精度,但同时会增加运算的复杂度.
针对 OFDM 系统中 PAPR 过高以及对定时偏移敏感的问题,本文提出一种新型 16QAM 周期互补
序列的构造方法,应用该方法能够灵活生成多种不同参数的序列.该序列由于具有良好的自相关特性,能
够有效降低系统中的 PAPR.同时,本文利用新型周期互补序列和 CAZAC 序列对训练序列进行设计,采用
共轭对称结构,提出一种复杂度较低的同步改进算法.仿真结果表明,改进算法在低信噪比(signal to noise
ratio,SNR)下仍可完成正确同步,副峰对主峰的影响较小,均方根误差小,能够提高系统的定时精度.因
此,应用新型周期互补序列不仅可降低 OFDM 系统的 PAPR,而且还可实现精准同步.
1 新型周期互补序列的构造
周期互补序列因具有良好的相关特性,在 OFDM 系统中有着广泛的应用.然而,目前互补序列的长
度受限,构造方式单一.为此,本节基于完备序列和 Hadamard 正交矩阵,利用新型映射关系提出一种新
的 16QAM 周期互补序列构造方法.
1.1 周期互补序列
设序列 u=(u
0
,u
1
,…,u
n-1
),其周期自相关函数可由下式表示
[14]
:
其中,u
i+τ
表示 u
i+τ
的复共轭.
若有 m 个长为 n 的序列(u
0
,u
1
,…,u
m-1
),它们的周期自相关函数满足以下特性:
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