一種全雙工通信系統(tǒng)的快速定時(shí)同步方法
【專利摘要】一種全雙工通信系統(tǒng)的快速定時(shí)同步方法，屬無(wú)線通信的定時(shí)同步【技術(shù)領(lǐng)域】。發(fā)射端數(shù)據(jù)幀使用兩相同的PN碼序列作為導(dǎo)頻信號(hào)，接收端接收信號(hào)延時(shí)一PN碼周期，其第二個(gè)PN碼與延時(shí)后接收信號(hào)的第一個(gè)PN碼對(duì)齊，再將兩者作對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)乘法運(yùn)算，統(tǒng)計(jì)一PN碼周期長(zhǎng)度個(gè)相乘值中大于設(shè)定閾值的數(shù)量，若統(tǒng)計(jì)數(shù)量超過(guò)設(shè)定數(shù)量臨界值，再對(duì)延時(shí)的接收信號(hào)和本地PN碼序列進(jìn)行對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)乘法運(yùn)算，再統(tǒng)計(jì)一個(gè)PN碼周期長(zhǎng)度個(gè)相乘值中大于設(shè)定閾值的數(shù)量，若統(tǒng)計(jì)數(shù)量仍超設(shè)定數(shù)量臨界值，則延時(shí)單元的頭部就為定時(shí)同步點(diǎn)；本方法巧妙利用了PN碼自相關(guān)特性和噪聲的隨機(jī)特性實(shí)現(xiàn)了定時(shí)同步，減少了乘法次數(shù)，降低了運(yùn)算量，采用閾值比較方式，無(wú)需進(jìn)行累加運(yùn)算，可快速準(zhǔn)確找到定時(shí)同步點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種全雙工通信系統(tǒng)的快速定時(shí)同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種全雙工通信系統(tǒng)的快速定時(shí)同步方法，具體是涉及一種延時(shí)相乘的PN碼同步捕獲方法。
【背景技術(shù)】
[0002]定時(shí)同步是全雙工通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，定時(shí)同步的性能直接影響著通信質(zhì)量。無(wú)線通信的定時(shí)同步算法主要分為3類:基于訓(xùn)練序列同步算法、基于循環(huán)前綴同步算法和盲同步算法，目前最常用的就是基于訓(xùn)練序列的同步算法?；谟?xùn)練序列的同步算法的經(jīng)典算法中多采用PN碼序列作為訓(xùn)練序列，對(duì)PN碼同步捕獲的性能決定了定時(shí)同步的質(zhì)量。很多學(xué)者對(duì)PN碼同步捕獲做了大量的研究，例如，河北大學(xué)的李彩霞，鄭曉坤和韓曉霞等老師在河北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)上發(fā)表的《0FDM定時(shí)同步算法》(ISSN1000-1565，Vol.31, N0.6, November2011, 31 (6))提出的同步算法中采用了滑動(dòng)相關(guān)法捕獲PN碼，使用滑動(dòng)相關(guān)法，當(dāng)兩個(gè)PN碼的相位差或時(shí)間差很大時(shí)，其相對(duì)滑動(dòng)速度很慢，以至于搜索定時(shí)同步點(diǎn)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，尤其是對(duì)長(zhǎng)PN碼的捕獲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不得不采用一些特殊的較短的碼序列；另外，采用滑動(dòng)相關(guān)每個(gè)采樣點(diǎn)都需要進(jìn)行長(zhǎng)度為一個(gè)PN碼的乘加運(yùn)算，運(yùn)算量比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)以上缺陷和不足，提出一種全雙工通信系統(tǒng)的快速定時(shí)同步方法，該方法與傳統(tǒng)方法相比在準(zhǔn)確捕獲的前提下，速度更快，運(yùn)算量更小，而且硬件實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單。
[0004]本發(fā)明方法是通過(guò)下述具體技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0005]一種全雙工通信系統(tǒng)的快速定時(shí)同步方法，由以下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括延時(shí)單元、乘法運(yùn)算單元1、閾值比較單元1、乘法運(yùn)算單元2、閾值比較單元2和本地PN碼產(chǎn)生單元，其中:
[0006]延時(shí)單兀，完成對(duì)接收信號(hào)的延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為一個(gè)PN碼的周期；
[0007]乘法運(yùn)算單元1，完成對(duì)原接收信號(hào)和延時(shí)后的接收信號(hào)進(jìn)行逐點(diǎn)相乘運(yùn)算；
[0008]閾值比較單元1，完成接收信號(hào)和接收信號(hào)的延時(shí)乘法運(yùn)算(對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)相乘運(yùn)算)后，統(tǒng)計(jì)這一個(gè)PN碼周期長(zhǎng)度個(gè)乘法運(yùn)算值中大于設(shè)定閾值的數(shù)量；
[0009]本地PN碼產(chǎn)生單元，完成產(chǎn)生和接收信號(hào)中完全相同的PN碼；
[0010]乘法運(yùn)算單元2，對(duì)延時(shí)單元中一個(gè)PN碼周期長(zhǎng)度的接收信號(hào)和本地產(chǎn)生的PN碼做乘法(對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)相乘)運(yùn)算；
[0011]閾值比較單元2，統(tǒng)計(jì)乘法運(yùn)算單元2出來(lái)的相乘值中大于設(shè)定閾值的數(shù)量；
[0012]該方法步驟如下:
[0013](I)發(fā)射端組幀
[0014]發(fā)射端在一幀數(shù)據(jù)的幀頭部分加入兩個(gè)完全相同的PN碼序列作為導(dǎo)頻信號(hào)，PN碼周期長(zhǎng)度為K ；[0015](2)設(shè)定閾值和大于閾值數(shù)量的臨界值
[0016]根據(jù)系統(tǒng)仿真和實(shí)際測(cè)試，設(shè)置乘法(對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)相乘)運(yùn)算后的判決閾值為corr_threshold,設(shè)定一個(gè)PN碼周期長(zhǎng)度K個(gè)相乘值中大于閾值的數(shù)量的臨界值為N ；
[0017](3)接收信號(hào)延時(shí)乘法運(yùn)算
[0018]對(duì)接收信號(hào)延時(shí)一個(gè)PN碼周期K，并接收信號(hào)做延時(shí)后的信號(hào)和原接收信號(hào)做乘法(對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)相乘)運(yùn)算；
[0019](4)閾值比較統(tǒng)計(jì)
[0020]比較乘法(對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)相乘)運(yùn)算后的值和閾值corr_threshold的大小,統(tǒng)計(jì)在一個(gè)PN碼長(zhǎng)度K個(gè)乘法值中大于閾值corr_threshold的數(shù)量為M ；
[0021](5)延時(shí)信號(hào)和本地PN碼乘法運(yùn)算
[0022]如果統(tǒng)計(jì)的數(shù)量M超過(guò)設(shè)定的臨界值N，再用延時(shí)的信號(hào)和本地產(chǎn)生的PN碼做乘法(對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)相乘)運(yùn)算，執(zhí)行步驟(6)，否則如果統(tǒng)計(jì)的數(shù)量M不大于設(shè)定的臨界值N，重新返回第⑶步；
[0023](6)定時(shí)同步點(diǎn)判決
[0024]比較步驟(5)乘法運(yùn)算后的乘法值和閾值corr_threshold的大小，并統(tǒng)計(jì)一個(gè)PN碼長(zhǎng)度K個(gè)乘法值中大于閾值corr_threshold的數(shù)量為L(zhǎng),如果統(tǒng)計(jì)數(shù)量L仍大于臨界值N，就找到定時(shí)同步點(diǎn)，定時(shí)同步完成，否則重新返回第(3)步。
[0025]所述PN碼是具有與白噪聲類似的自相關(guān)性質(zhì)的+1和-1所構(gòu)成的雙極性編碼序列。
[0026]本發(fā)明所提供定時(shí)同步方法，巧妙利用了 PN碼自相關(guān)特性和噪聲的隨機(jī)特性實(shí)現(xiàn)了定時(shí)同步，大大減少乘法次數(shù)，降低了運(yùn)算量和復(fù)雜度，采用閾值比較的方式，無(wú)需進(jìn)行累加運(yùn)算，可以快速準(zhǔn)確找到定時(shí)同步點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明發(fā)射端組幀時(shí)一幀數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)圖，幀頭部分包括2個(gè)完全相同的PN碼序列，其中每個(gè)PN碼序列的長(zhǎng)度都為K，成幀后發(fā)射。
[0028]圖2是本發(fā)明方法中接收端PN碼捕獲過(guò)程的結(jié)構(gòu)框圖。
[0029]圖3是本發(fā)明方法中接收信號(hào)和接收信號(hào)的延時(shí)關(guān)系圖，圖中接收信號(hào)通過(guò)延時(shí)單元延時(shí)一個(gè)PN碼周期，使得接收信號(hào)的第二個(gè)PN碼與延時(shí)后接收信號(hào)的第一個(gè)PN碼對(duì)齊。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。
[0031]實(shí)施例:
[0032]本發(fā)明實(shí)施例如圖2所示，一種全雙工通信系統(tǒng)的快速定時(shí)同步方法，由以下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括延時(shí)單元、乘法運(yùn)算單元1、閾值比較單元1、乘法運(yùn)算單元2、閾值比較單元2和本地PN碼產(chǎn)生單元，其中:
[0033]延時(shí)單元，完成對(duì)接收信號(hào)的延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為一個(gè)PN碼的周期；
[0034]乘法運(yùn)算單元1，完成對(duì)原接收信號(hào)和延時(shí)后的接收信號(hào)進(jìn)行逐點(diǎn)相乘運(yùn)算；[0035]閾值比較單元1，完成接收信號(hào)和接收信號(hào)的延時(shí)乘法運(yùn)算(對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)相乘運(yùn)算)后，統(tǒng)計(jì)這一個(gè)PN碼周期長(zhǎng)度個(gè)乘法運(yùn)算值中大于設(shè)定閾值的數(shù)量；
[0036]本地PN碼產(chǎn)生單元，完成產(chǎn)生和接收信號(hào)中完全相同的PN碼；
[0037]乘法運(yùn)算單元2，對(duì)延時(shí)單元中一個(gè)PN碼周期長(zhǎng)度的接收信號(hào)和本地產(chǎn)生的PN碼做乘法(對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)相乘)運(yùn)算；
[0038]閾值比較單元2，統(tǒng)計(jì)乘法運(yùn)算單元2出來(lái)的相乘值中大于設(shè)定閾值的數(shù)量；
[0039]該方法步驟如下:
[0040](I)發(fā)射端組幀
[0041]發(fā)射端在一幀數(shù)據(jù)的幀頭部分加入兩個(gè)完全相同的PN碼序列作為導(dǎo)頻信號(hào)，PN碼周期長(zhǎng)度為K ；
[0042](2)設(shè)定閾值和大于閾值數(shù)量的臨界值
[0043]根據(jù)系統(tǒng)仿真和實(shí)際測(cè)試，設(shè)置乘法(對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)相乘)運(yùn)算后的判決閾值為corr_threshold,設(shè)定一個(gè)PN碼周期長(zhǎng)度K個(gè)相乘值中大于閾值的數(shù)量的臨界值為N ；
[0044](3)接收信號(hào)延時(shí)乘法運(yùn)算
[0045]對(duì)接收信號(hào)延時(shí)一個(gè)PN碼周期K，并接收信號(hào)做延時(shí)后的信號(hào)和原接收信號(hào)做乘法(對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)相乘)運(yùn)算；
[0046](4)閾值比較統(tǒng)計(jì)
[0047]比較乘法(對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)相乘)運(yùn)算后的值和閾值corr_threshold的大小,統(tǒng)計(jì)在一個(gè)PN碼長(zhǎng)度K個(gè)乘法值中大于閾值corr_threshold的數(shù)量為M ；
[0048](5)延時(shí)信號(hào)和本地PN碼乘法運(yùn)算
[0049]如果統(tǒng)計(jì)的數(shù)量M超過(guò)設(shè)定的臨界值N，再用延時(shí)的信號(hào)和本地產(chǎn)生的PN碼做乘法(對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)相乘)運(yùn)算，執(zhí)行步驟(6)，否則如果統(tǒng)計(jì)的數(shù)量M不大于設(shè)定的臨界值N，重新返回第(3)步；
[0050](6)定時(shí)同步點(diǎn)判決
[0051]比較步驟(5)乘法運(yùn)算后的乘法值和閾值corr_threshold的大小，并統(tǒng)計(jì)一個(gè)PN碼長(zhǎng)度K個(gè)乘法值中大于閾值corr_threshold的數(shù)量為L(zhǎng),如果統(tǒng)計(jì)數(shù)量L仍大于臨界值N，就找到定時(shí)同步點(diǎn)，定時(shí)同步完成，否則重新返回第(3)步。
【權(quán)利要求】
1.一種全雙工通信系統(tǒng)的快速定時(shí)同步方法，由以下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括延時(shí)單元、乘法運(yùn)算單元1、閾值比較單元1、乘法運(yùn)算單元2、閾值比較單元2和本地PN碼產(chǎn)生單元，其中: 延時(shí)單元，完成對(duì)接收信號(hào)的延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為一個(gè)PN碼的周期； 乘法運(yùn)算單元1，完成對(duì)原接收信號(hào)和延時(shí)后的接收信號(hào)進(jìn)行逐點(diǎn)相乘運(yùn)算； 閾值比較單元1，完成接收信號(hào)和接收信號(hào)的延時(shí)乘法運(yùn)算后，統(tǒng)計(jì)這一個(gè)PN碼周期長(zhǎng)度個(gè)乘法運(yùn)算值中大于設(shè)定閾值的數(shù)量； 本地PN碼產(chǎn)生單元，完成產(chǎn)生和接收信號(hào)中完全相同的PN碼； 乘法運(yùn)算單元2，對(duì)延時(shí)單元中一個(gè)PN碼周期長(zhǎng)度的接收信號(hào)和本地產(chǎn)生的PN碼做乘法運(yùn)算； 閾值比較單元2，統(tǒng)計(jì)乘法運(yùn)算單元2出來(lái)的相乘值中大于設(shè)定閾值的數(shù)量； 該方法步驟如下: (1)發(fā)射端組幀 發(fā)射端在一幀數(shù)據(jù)的幀頭部分加入兩個(gè)完全相同的PN碼序列作為導(dǎo)頻信號(hào)，PN碼周期長(zhǎng)度為K ； (2)設(shè)定閾值和大于閾值數(shù)量的臨界值 根據(jù)系統(tǒng)仿真和實(shí)際測(cè)試，設(shè)置乘法運(yùn)算后的判決閾值為corrjhreshold，設(shè)定一個(gè)PN碼周期長(zhǎng)度K個(gè)相乘值中大于閾值的數(shù)量的臨界值為N ； (3)接收信號(hào)延時(shí)乘法運(yùn)算 對(duì)接收信號(hào)延時(shí)一個(gè)PN碼周期K，并接收信號(hào)做延時(shí)后的信號(hào)和原接收信號(hào)做乘法運(yùn)算； (4)閾值比較統(tǒng)計(jì) 比較乘法運(yùn)算后的值和閾值corr_threshold的大小，統(tǒng)計(jì)在一個(gè)PN碼長(zhǎng)度K個(gè)乘法值中大于閾值corr_threshold的數(shù)量為M ； (5)延時(shí)信號(hào)和本地PN碼乘法運(yùn)算 如果統(tǒng)計(jì)的數(shù)量M超過(guò)設(shè)定的臨界值N，再用延時(shí)的信號(hào)和本地產(chǎn)生的PN碼做乘法運(yùn)算，執(zhí)行步驟(6)，否則如果統(tǒng)計(jì)的數(shù)量M不大于設(shè)定的臨界值N，重新返回第(3)步； (6)定時(shí)同步點(diǎn)判決 比較步驟(5)乘法運(yùn)算后的乘法值和閾值corr_threshold的大小，并統(tǒng)計(jì)一個(gè)PN碼長(zhǎng)度K個(gè)乘法值中大于閾值corr_threshold的數(shù)量為L(zhǎng),如果統(tǒng)計(jì)數(shù)量L仍大于臨界值N,就找到定時(shí)同步點(diǎn)，定時(shí)同步完成，否則重新返回第(3)步。
【文檔編號(hào)】H04L7/00GK104022862SQ201410308546
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】朱維紅, 田曉亮, 熊海良, 丁少威, 王凱, 楊寶華, 羅璐璐 申請(qǐng)人:山東大學(xué)