一種基於互相關和自相關級聯的幀同步方法
2023-04-23 04:25:46 1
專利名稱：一種基於互相關和自相關級聯的幀同步方法
技術領域：
本發明屬於數字通信技術領域，具體涉及一種採用互相關和自相關級聯的幀同步技術，該技術在接收信號中存在多徑影響的情況下，仍然能夠準確地估計出幀的起始位置。
背景技術：
在突發通信系統中，幀同步是接收端設計的關鍵技術。由於接收端無法準確得知物理層幀的起始位置，因而需要使用幀同步模塊根據接收信號中的特定信息估計物理層幀的起始時刻。良好的幀同步算法能夠抵抗噪聲、載波頻偏、多徑等幹擾因素的影響，達到較低的虛警概率和漏警概率，並實現精確同步。大多數通信系統中的幀同步採用相關的方法，利用接收信號中的特定信息進行相關運算，根據相關峰估計物理層幀的起始時刻。相關運算有互相關和自相關兩種方法。互相關方法是指接收序列與本地存儲的序列進行相關運算。這種方法能夠得到脈衝狀相關峰，有利於提聞巾貞同步的精確度，但是其相關峰值受載波頻偏的影響大。而且在複雜多徑信道下，由於信號能量分散，使得同步峰不再為理想的脈衝狀，而是分散到多個峰，從而導致峰值降低，漏警概率增大。自相關方法是指接收序列與其自身的延遲序列進行相關運算。這種方法能夠克服載波頻偏對相關結果的影響，並合併多徑能量，但其相關結果往往呈平臺狀，檢測受高斯噪聲的幹擾較大，不夠精確。
發明內容
本發明為了克服了現有技術的不足，提供了一種聯合互相關和自相關的幀同步方法，將互相關和自相關級聯實現同步，該方法在接收信號中存在多徑影響的情況下，仍然能夠準確地估計出幀起始位置。本發明中的同步方法是針對多徑信道而提出的，所以無論是有線網絡或者無線網絡中的各種多徑信道都具有普適性。本發明的技術方案是，一種基於互相關和自相關級聯的幀同步方法，其步驟為I)在發送端將長度為N的同步序列進行兩次重複調製，作為物理層幀的幀頭，通過信號發生器發送無線信號到接收端，所述接收端接收到無線信號並採樣為離散序列；2)在接收端通過本地存儲的同步序列對接收到的的離散序列進行滑動互相關操作，得到第一次相關輸出序列；3)接收端通過對步驟2)中所述第一次相關輸出序列進行滑動自相關操作，得到第二次相關輸出序列；4)若任意時刻第一次相關輸出序列中的樣點值大於所設定的第一次相關輸出的門限值，且第二次相關輸出序列中的樣點值大於所設定的第二次相關輸出的門限值，則該時刻為物理層幀的起始時刻，完成幀同步。所述步驟4)若不滿足某時刻滿足第一次相關輸出樣點值大於門限1，且不滿足第二次相關輸出樣點值大於門限2,則進行下一時刻序列樣點的第一次相關和第二次相關的計算和門限判決，直至找到所述數字 傳輸物理層幀的起始時刻。設門限I和門限2分別為Thresl、Thres2，若對於某時刻n，滿足序列中的樣點C1(Ii) > Thresl且序列中的樣點C2 (n) > Thres2，則認為採樣時刻n為物理層幀的起始時刻；否則，繼續計算Cjn+l)和(2(11+1)並進行門限判決，直到找到物理層幀的起始時刻。更進一步，所述步驟I)中，設長度為N的同步序列表示為Istl(I), S0(2),…，Stl(N)I,重複兩次後形成序列為{s (I), s (2) s (2N)} = {s0(l), s0(2),…，S0(N), S0(I), S0 (2),…，s0(N)},作為物理層幀的幀頭。更進一步，所述步驟2)中，設接收端接收到的的離散序列為r(n)，本地存儲的同步序列即為I)中序列{8(1)，S (2)…，S (2N)}。滑動互相關操作方法為
權利要求
1.一種基於互相關和自相關級聯的巾貞同步方法，其步驟為 .1)在發送端將長度為N的同步序列進行兩次重複調製，作為物理層幀的幀頭，通過信號發生器發送無線信號到接收端，所述接收端接收到無線信號並採樣為離散序列； .2)在接收端通過本地存儲的同步序列對接收到的的離散序列進行滑動互相關操作，得到第一次相關輸出序列； .3)接收端通過對步驟2)中所述第一次相關輸出序列進行滑動自相關操作，得到第二次相關輸出序列； .4)若任意時刻第一次相關輸出序列中的樣點值大於所設定的第一次相關輸出的門限值，且第二次相關輸出序列中的樣點值大於所設定的第二次相關輸出的門限值，則該時刻為物理層幀的起始時刻，完成幀同步。
2.如權利要求I所述的基於互相關和自相關級聯的幀同步方法，其特徵在於，所述步驟4)若不滿足某時刻第一次相關輸出樣點值大於門限1，且不滿足第二次相關輸出樣點值大於門限2，則進行下一時刻序列樣點的第一次相關和第二次相關的計算和門限判決，直至找到所述數字傳輸物理層幀的起始時刻。
3.如權利要求I或2所述的基於互相關和自相關級聯的幀同步方法，其特徵在於，設門限I和門限2分別為Thresl、Thres2，若對於某時刻n，滿足序列中的樣點C1(Ii) >門限Thresl且序列中的樣點C2 (n) >門限Thres2，則認為採樣時刻n為物理層幀的起始時刻；否則，繼續計算Cjn+l)和C2(n+1)並進行門限判決，直到找到物理層幀的起始時刻。
4.如權利要求I所述的基於互相關和自相關級聯的幀同步方法，其特徵在於，所述步驟I)中，設長度為N的同步序列表示為Istl(I), Stl⑵，…，Stl (N)}，重複兩次後形成序列為{s(l)，s (2)...，s (2N)} = Is0(I), S0 (2)，-, s0(N), s0(l), S0 (2),…，S0(N) }，作為物理層幀的幀頭。
5.如權利要求I所述的基於互相關和自相關級聯的幀同步方法，其特徵在於，所述步驟2)中，設接收端接收到的的離散序列為r(n)，本地存儲的同步序列即為步驟I)中序列{s(l)，s (2)…，s (2N)}，滑動互相關操作方法為
6.如權利要求I所述的基於互相關和自相關級聯的幀同步方法，其特徵在於，所述步驟3)的滑動自相關操作方法為
7.如權利要求I所述的基於互相關和自相關級聯的幀同步方法，其特徵在於，自相關操作中相關窗寬度W的選取與要合併的多徑數目有關，即由多徑信道特徵決定。
8.如權利要求I所述的基於互相關和自相關級聯的幀同步方法，其特徵在於，所述同步序列採用m序列。·
全文摘要
本發明涉及基於互相關和自相關級聯的幀同步方法，1)在發送端將長度為N的同步序列進行兩次重複調製，作為物理層幀的幀頭，通過信號發生器發送無線信號到接收端，所述接收端接收到無線信號並採樣為離散序列；2)在接收端通過本地存儲的同步序列對接收到的離散序列進行滑動互相關操作，得到第一次相關輸出序列；3)接收端通過對步驟2)中所述第一次相關輸出序列進行滑動自相關操作，得到第二次相關輸出序列；4)若任意時刻第一次相關輸出序列中的樣點值大於所設定的第一次相關輸出的門限值，且第二次相關輸出序列中的樣點值大於所設定的第二次相關輸出的門限值，則該時刻為物理層幀的起始時刻，完成幀同步。
文檔編號H04L1/00GK102638335SQ20121010210
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月9日 優先權日2012年3月2日
發明者吳毅凌, 宋詩琴, 李鬥, 李紅濱, 趙玉萍, 趙輝 申請人:北京三梯通網絡技術有限公司, 北京大學