用于信號并行處理的定時(shí)同步方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信信號處理領(lǐng)域，特別涉及用于信號并行處理的定時(shí)同步方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，通信信號處理技術(shù)有了長足的進(jìn)步，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，在航空、航天、國防等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)步，用戶對通信信號處理的實(shí)時(shí)性和抗干擾性要求越來越高，使得通信信號處理技術(shù)難度越來越大。
[0003]通信信號解調(diào)過程中，常用的定時(shí)同步方法有:早遲門、Gardner、泰勒米勒定時(shí)同步算法。以上三種定時(shí)同步算法都必須采用復(fù)雜的數(shù)字鎖相環(huán)的方式進(jìn)行閉環(huán)跟蹤提取同步時(shí)鐘才能達(dá)到較好的性能，在常規(guī)的串行處理應(yīng)用中復(fù)雜度已相當(dāng)高，在并行處理時(shí)其復(fù)雜度呈指數(shù)倍增長。
[0004]高速信號傳輸是未來通信系統(tǒng)的重要發(fā)展趨勢之一，當(dāng)前很多研究單位都力圖解決高速信號處理中的一系列難題，因當(dāng)前數(shù)字信號處理器件處理速度的制約，將高速串行信號處理轉(zhuǎn)換為多路低速并行處理是一種有效的解決手段。然而將串行處理轉(zhuǎn)換為多路并行處理不僅算法復(fù)雜度呈指數(shù)倍提高，而且硬件資源的消耗也呈指數(shù)倍增多，系統(tǒng)開發(fā)周期也大大延長。
[0005]公開號為104125052A的專利，提出了一種高速并行定時(shí)同步方法，此方法理論上能實(shí)現(xiàn)對高速信號的并行處理，然而需要對多路并行信號進(jìn)行匹配濾波，將并行信號和獨(dú)特字進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)才能提取定時(shí)誤差，根據(jù)定時(shí)誤差信息進(jìn)行采樣和插值等處理，需要消耗大量的硬件乘法器資源，而且處理延時(shí)較大，復(fù)雜度較高。
[0006]公開號為103746790A的專利，提出了一種基于內(nèi)插的并行定時(shí)同步方法，其實(shí)現(xiàn)原理與傳統(tǒng)的串行閉環(huán)跟蹤結(jié)構(gòu)的定時(shí)同步原理基本相同，通過并行內(nèi)插濾波器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對接收到的并行信號進(jìn)行定時(shí)同步插值，理論上能實(shí)現(xiàn)對高速信號的并行處理，然而并行插值濾波器和并行數(shù)控振蕩器設(shè)計(jì)不僅需要消耗大量的硬件乘法器資源和存儲(chǔ)器資源，而且閉環(huán)跟蹤的算法結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。
[0007]上述可知，現(xiàn)有技術(shù)中，信號同步過程中通常算法非常復(fù)雜，需要消耗大量的硬件資源，同步速度慢，信號延時(shí)較大，抗干擾性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決信號同步過程中算法非常復(fù)雜，消耗大量的硬件資源，同步速度慢，抗干擾性差，信號延時(shí)較大的問題，本發(fā)明提出了一種用于信號并行處理的定時(shí)同步方法及裝置。本發(fā)明在碼元周期與系統(tǒng)時(shí)鐘周期存在一定偏差時(shí)，可以對信號采樣通道進(jìn)行補(bǔ)償來定時(shí)同步。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種用于信號并行處理的定時(shí)同步方法，該方法包括:
[0010]信號處理系統(tǒng)基于已知的信號帶寬、調(diào)制方式和系統(tǒng)時(shí)鐘周期，采用并行處理的方式接收信號；
[0011]在每個(gè)碼元周期內(nèi)采集N個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)數(shù)N根據(jù)調(diào)制方式和系統(tǒng)時(shí)鐘周期確定，由采樣點(diǎn)N確定采樣點(diǎn)分布的通道數(shù)M，其中M是N的整數(shù)倍；
[0012]將各系統(tǒng)時(shí)鐘周期內(nèi)的各相同通道內(nèi)的采樣點(diǎn)的功率值分別累加，將累加的功率最大的通道判決為最佳采樣通道；
[0013]將最佳采樣通道的位置與中間通道的位置相比較，
[0014]當(dāng)最佳采樣通道的位置與中間通道的位置存在偏離時(shí)，
[0015]對于后續(xù)采樣，向左或向右偏移一個(gè)通道來確定最佳采樣通道；
[0016]如果向左或向右偏移一個(gè)通道確定的最佳采樣通道依然與中間通道不一致，則繼續(xù)對于后續(xù)采樣向左或向右偏移一個(gè)通道確定的最佳采樣通道，直到最佳采樣通道與中間通道的位置接近；
[0017]輸出定時(shí)同步的信號。
[0018]由此，本實(shí)施方式中，當(dāng)碼元周期與系統(tǒng)時(shí)鐘周期存在一定偏差時(shí)，對信號采樣通道進(jìn)行補(bǔ)償來定時(shí)同步，具體利用接收的信號經(jīng)過調(diào)制后得到的基帶信號碼元具有升余弦特性，將功率最大的采樣通道調(diào)整至升余弦波形的波峰所對應(yīng)的通道附近，使得信號與其波形相匹配的方式來實(shí)現(xiàn)定時(shí)同步。其中，將各相同通道內(nèi)的采樣信號的功率值分別累加，較大程度消除了噪聲和突發(fā)干擾的影響，提高了采樣信號的準(zhǔn)確性。另外，通過合理設(shè)計(jì)每個(gè)碼元周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)與系統(tǒng)處理通道數(shù)滿足整數(shù)倍關(guān)系，既不需要進(jìn)行內(nèi)插濾波，又不需要進(jìn)行碼元相關(guān)檢測和碼元之間采樣時(shí)間差估計(jì)，更不需要進(jìn)行閉環(huán)跟蹤，本方法僅僅需要比較、選擇、累加等簡單算法就可以實(shí)現(xiàn)，該方法復(fù)雜度低、系統(tǒng)處理延時(shí)小，同步過程收斂快，性能穩(wěn)定可靠，效率高，在高速信號并行傳輸過程中定時(shí)同步性高。
[0019]在一些實(shí)施方式中，所述當(dāng)最佳采樣通道的位置與中間通道的位置存在偏離時(shí)，對于后續(xù)采樣，向左或向右偏移一個(gè)通道來確定最佳采樣通道包括:
[0020]最佳采樣通道在中間通道的前面時(shí)，控制后續(xù)輸入的采樣點(diǎn)整體往通道M偏移一個(gè)通道?；蛘?，最佳采樣通道在中間通道的后面時(shí)，控制后續(xù)輸入的采樣點(diǎn)整體往通道I偏移一個(gè)通道。
[0021]在一些實(shí)施方式中，多次判斷最佳采樣通道是否相對于中間通道位置有所偏離并將位置進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)最佳采樣通道的位置穩(wěn)定后才輸出并行信號。
[0022]由此，本實(shí)施方式多次調(diào)整最佳采樣通道的位置，使得最佳采樣通道的位置偏離趨勢越來越小，同步性越來越高。
[0023]在一些實(shí)施方式中，當(dāng)所有的累加的采樣點(diǎn)的功率值均大于預(yù)先設(shè)置值K時(shí)，則將所有的累加的采樣點(diǎn)的功率值均減去K。
[0024]由此，本實(shí)施方式將所有的累加的采樣信號的功率值減去K(該值可以根據(jù)需要靈活設(shè)置)，使得各采樣信號的數(shù)值變小，各數(shù)值之間的差異變大，不僅簡便數(shù)據(jù)運(yùn)算，節(jié)省硬件開銷。
[0025]在一些實(shí)施方式中，在脈沖突發(fā)通信過程中，若每脈沖內(nèi)有效信號數(shù)量較少(例如少于16個(gè))，且前后各脈沖信號互不相關(guān)時(shí)，則可以對當(dāng)前脈沖內(nèi)處理的有效信號按照碼元周期進(jìn)行整數(shù)倍復(fù)制，并將所復(fù)制的信號補(bǔ)充至待處理脈沖信號前。
[0026]由此，本實(shí)施方式保證了窄脈沖突發(fā)通信時(shí)，有足夠的數(shù)據(jù)用于定時(shí)同步過程中，進(jìn)而保證定時(shí)同步的正確可靠。
[0027]在一些實(shí)施方式中，本方法還包括:
[0028]在脈沖突發(fā)通信過程中，若前后各脈沖信號互不相關(guān)時(shí)，在前一脈沖周期內(nèi)的信號處理結(jié)束后，將所有的累加的采樣點(diǎn)的功率值全部清零。
[0029]由此，本實(shí)施方式將所有的累加的采樣信號的功率值全部清零，可消除前一脈沖內(nèi)信號定時(shí)同步對后一脈沖信號定時(shí)同步的影響，使得信號同步性更高。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出了一種用于信號并行處理的定時(shí)同步裝置，該裝置包括:
[0031]用于信號處理系統(tǒng)基于已知的信號帶寬、調(diào)制方式和系統(tǒng)時(shí)鐘周期，采用并行處理的方式接收信號的接收器；
[0032]用于在每個(gè)碼元周期內(nèi)采集N個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)數(shù)N根據(jù)所述調(diào)制方式和系統(tǒng)時(shí)鐘周期確定，由采樣點(diǎn)N確定采樣點(diǎn)分布的通道數(shù)M，其中M是N的整數(shù)倍的采集器；
[0033]用于將各系統(tǒng)時(shí)鐘周期內(nèi)的各相同通道內(nèi)的采樣點(diǎn)的功率值分別累加的累加器;
[0034]用于將累加的功率最大的通道判決為最佳采樣通道的選擇器；
[0035]用于將所述最佳采樣通道的位置與中間通道的位置相比較的比較器；
[0036]用于當(dāng)所述最佳采樣通道的位置與中間通道的位置存在偏離時(shí)，對于后續(xù)采樣，向左或向右偏移一個(gè)通道來確定最佳采樣通道；如果向左或向右偏移一個(gè)通道確定的最佳采樣通道依然與中間通道不一致，則繼續(xù)對于后續(xù)采樣向左或向右偏移一個(gè)通道確定的最佳采樣通道，直到最佳采樣通道與中間通道的位置接近的寄存器；
[0037]用于輸出定時(shí)同步的信號的輸出器。
[0038]由此，本實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)過程中通過合理設(shè)計(jì)每個(gè)碼元周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)與系統(tǒng)處理通道數(shù)滿足整數(shù)倍關(guān)系，既不需要進(jìn)行內(nèi)插濾波，又不需要進(jìn)行碼元相關(guān)檢測和碼元之間采樣時(shí)間差估計(jì)，更不需要進(jìn)行閉環(huán)跟蹤，算法上采用基本的邏輯器件如寄存器、比較器、多路選擇器、累加器等就能實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施方式中，最佳采樣通道的位置與中間通道的位置偏離較大時(shí)，定時(shí)同步的效果尤其明顯。
[0039]上述可知，本實(shí)施方式中，當(dāng)碼元周期與系統(tǒng)時(shí)鐘周期存在一定偏差時(shí)，對信號采樣通道進(jìn)行補(bǔ)償來定時(shí)同步，具體利用接收的信號經(jīng)過調(diào)制后得到的基帶信號碼元具有升余弦特性，將功率最大的采樣通道調(diào)整至升余弦波形的波峰所對應(yīng)的通道附近，使得信號與其波形相匹配的方式來實(shí)現(xiàn)。其中，將各相同通道內(nèi)的采樣信號的功率值分別累加，較大程度消除了噪聲和突發(fā)干擾的影響，提高了采樣信號的準(zhǔn)確性。另外，通過合理設(shè)計(jì)每個(gè)碼元周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)與系統(tǒng)處理通道數(shù)滿足整數(shù)倍關(guān)系，既不需要進(jìn)行內(nèi)插濾波，又不需要進(jìn)行碼元相關(guān)檢測和碼元之間采樣時(shí)間差估計(jì)，更不需要進(jìn)行閉環(huán)跟蹤，本方法僅僅需要比較、選擇、累加等簡單算法就可以實(shí)現(xiàn)