通信系統(tǒng)及其同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信領(lǐng)域，更具體地說，設(shè)及一種通信系統(tǒng)及其同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著抗衰落技術(shù)和無線信號的低功率接收技術(shù)的發(fā)展，未來低信噪比條件下 SC-抑E的研究將成為一個熱點，特別是"wei曲tless"(-種低功耗的廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)）已經(jīng)將SC-抑E技術(shù)作為物理層的主要傳輸方案。在低信噪比條件下實現(xiàn)M2M，不僅需 要在信噪比和數(shù)據(jù)吞吐率之間取得平衡和折中，還要求能夠在15公里內(nèi)實現(xiàn)信號的抗多 徑傳輸。對于低信噪比M2M(MachinetoMachine,機(jī)器與機(jī)器間通信）數(shù)字通信系統(tǒng)而言， 同步是一個十分重要的問題。
[0003] 傳統(tǒng)的SC-FDE系統(tǒng)同步算法多用接收信號本身前后兩部分做相關(guān)來進(jìn)行算法的 設(shè)計，基于運種思想的算法對頻偏大小不敏感，并且在一定程度上也能解決信號多徑傳輸 帶來的問題。但是運些同步算法基本上都是面向較高信噪比，并且同步精度較差，究其原因 主要是因為利用接收信號本身做相關(guān)的方法對噪聲很敏感，在信噪比較差的情況下同步性 能很差。當(dāng)接收信號的信噪比較低，同時載波頻偏范圍又較大時，傳統(tǒng)的同步算法往往很難 完成信號的較高精度的同步。
[0004] 因此，需要開發(fā)一種面向低信噪比無線通信接收系統(tǒng)的同步技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽0化]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的低信噪比條件下傳統(tǒng)SC-抑E系 統(tǒng)同步算法的同步性能差的缺陷，提供一種通信系統(tǒng)同步方法及采用運種同步方法的通信 系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)信號的精確同步。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供
[0007] 一種通信系統(tǒng)同步方法，該通信系統(tǒng)的發(fā)送端發(fā)送包含第一訓(xùn)練序列A、第二訓(xùn)練 序列C、第=訓(xùn)練序列D、循環(huán)前綴CP和數(shù)據(jù)符號的數(shù)據(jù)帖，接收端接收所述數(shù)據(jù)帖并執(zhí)行 如下步驟：
[0008] SI.利用第一訓(xùn)練序列A采用并行碼相位捜索算法進(jìn)行數(shù)據(jù)帖的檢測、并獲得到 粗頻偏估計值W糾正粗頻偏值從而獲得經(jīng)過粗頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號；
[0009] S2.利用第二訓(xùn)練序列C進(jìn)行細(xì)頻偏估計，W糾正細(xì)頻偏值從而獲得經(jīng)過細(xì)頻偏 糾正之后的數(shù)據(jù)符號；及
[0010] S3.利用第二訓(xùn)練序列C和第S訓(xùn)練序列D進(jìn)行符號定時估計； W川其中，
[0012] 所述第一訓(xùn)練序列A由周期長度為Ll的ZC序列重復(fù)Tl次構(gòu)成，其中，Ll和Tl均 為正整數(shù)，且4《Ll《12、3000《Tl《5000,其中Tl的值取決于11、最大頻偏范圍及信 噪比；
[0013] 所述第二訓(xùn)練序列C由周期長度為L3的ZC序列重復(fù)T3次構(gòu)成，其中，L3和T3均 為正整數(shù)，且128《L3《512、12《T3《48 ;
[0014] 所述第S訓(xùn)練序列D由周期長度為L3的ZC序列取反后重復(fù)T4次構(gòu)成，其中，T4 為正整數(shù)，且T3/8《T4《T3/4。
[0015] 在本發(fā)明所述的通信系統(tǒng)同步方法中，所述循環(huán)前綴CP的長度的設(shè)置使得在步 驟S3中對符號定時估計點引入一提前量Ng,且對于主徑不是第一徑的多徑信道所述提前 量Ng的大小至少大于主徑和第一徑的最大時延。
[0016] 在本發(fā)明所述的通信系統(tǒng)同步方法中，步驟Sl包括：
[0017] Sl-L將接收到的信號與數(shù)字振蕩器（NCO)產(chǎn)生的正交載波進(jìn)行混頻操作，然后 將混頻的輸出與本地訓(xùn)練序列利用FFT(快速傅立葉變換）模塊和IFFT(快速傅立葉逆變 換）模塊進(jìn)行相關(guān)運算，得到相關(guān)運算的結(jié)果；
[0018]S1-2.對所述相關(guān)運算的結(jié)果利用周期累加的方式實現(xiàn)預(yù)定長度的相干積分，對 相干積分后的I和Q兩路輸出取模運算并平方相加后得到最終的檢測判定值V;
[0019]S1-3.將所述檢測判定值V與設(shè)定的闊值Vt進(jìn)行比較，W判定是否檢測到數(shù)據(jù)帖； 且
[0020] 當(dāng)檢測到數(shù)據(jù)帖時，帖檢測模塊停止工作并且給出DDS此時的頻率值作為所述粗 頻偏估計值；
[0021] 當(dāng)沒有檢測到數(shù)據(jù)帖時，更新DDS的頻率值并重復(fù)步驟Sl-I至步驟S1-3重新進(jìn) 行捜索，直到檢測到數(shù)據(jù)帖為止。
[0022] 在本發(fā)明所述的通信系統(tǒng)同步方法中，
[0023] 所述FFT(快速傅立葉變換）的長度N為1024點，所述循環(huán)前綴CP的長度大于 91點，發(fā)射端相鄰符號的時間間隔T歷0. 2yS;且，所述第一訓(xùn)練序列A中，Ll= 8、T1 = 3800 ;所述第二訓(xùn)練序列C中，L2 = 256、T2 = 24 ;所述第S訓(xùn)練序列D中，T3 = 4。
[0024] 在本發(fā)明所述的通信系統(tǒng)同步方法中，
[00巧]步驟S2包括：利用本地訓(xùn)練序列和接收到的第二訓(xùn)練序列C進(jìn)行相關(guān)運算，并將 相關(guān)運算的結(jié)果累加8次，W進(jìn)行載波的細(xì)頻偏估計；
[0026] 步驟S3包括：利用本地訓(xùn)練序列和接收到的第二訓(xùn)練序列C和第S訓(xùn)練序列D相 關(guān)運算的結(jié)果對數(shù)據(jù)符號進(jìn)行符號定時估計；且
[0027] 所述循環(huán)前綴CP的長度為128點、所述通信系統(tǒng)的信噪比低至-15地、及最大的歸 一化載波頻偏值為1. 2。
[0028] 在本發(fā)明所述的通信系統(tǒng)同步方法中，步驟S2中利用相關(guān)運算的結(jié)果累加8次進(jìn) 行載波的細(xì)頻偏估計進(jìn)一步包括：
[0029] 將第二訓(xùn)練序列C中連續(xù)的16個子序列對應(yīng)的相關(guān)峰值點分成前后兩部分，然后 前8個值和后8個值分別相加后計算細(xì)頻偏估計值，公式如下：
[0030] 陽03U 其中：
[0032]
[0033] 其中r(d)表示經(jīng)過粗頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號，m(d)表示本地的訓(xùn)練序列， 為/4肖2表示細(xì)頻偏估計值。
[0034] 在本發(fā)明所述的通信系統(tǒng)同步方法中，步驟S3包括：利用如下時間度量函數(shù)的輸 出得到峰值點，再利用所述峰值點的索引計算出第=訓(xùn)練序列D的位置，從而完成符號定 時估計，
[0035]
[0036] 其中，r(d)表示經(jīng)過粗頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號，m(d)表示本地的訓(xùn)練序列。
[0037] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是：構(gòu)造一種通信系統(tǒng)，其包括設(shè) 置于接收端的同步裝置，所述通信系統(tǒng)的發(fā)射端發(fā)送的數(shù)據(jù)帖包含第一訓(xùn)練序列A、第二訓(xùn) 練序列C、第=訓(xùn)練序列D、循環(huán)前綴CP和數(shù)據(jù)符號，所述同步裝置包括：
[0038] 帖檢測模塊，其利用第一訓(xùn)練序列A采用并行碼相位捜索算法進(jìn)行數(shù)據(jù)帖的檢 、并獲得到粗頻偏估計值W糾正粗頻偏值從而獲得經(jīng)過粗頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號；
[0039] 細(xì)頻偏糾正模塊，其利用第二訓(xùn)練序列C進(jìn)行細(xì)頻偏估計，W糾正細(xì)頻偏值從而 獲得經(jīng)過細(xì)頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號；及
[0040] 符號定時模塊，其利用第二訓(xùn)練序列C和第S訓(xùn)練序列D進(jìn)行符號定時估計； 陽OW 其中，
[0042] 所述第一訓(xùn)練序列A由周期長度為Ll的ZC序列重復(fù)Tl次構(gòu)成，其中，Ll和Tl均 為正整數(shù)，且4《Ll《12、3000《Tl《5000,其中Tl的值取決于11、最大頻偏范圍及信 噪比；
[0043] 所述第二訓(xùn)練序列C由周期長度為L3的ZC序列重復(fù)T3次構(gòu)成，其中，L3和T3均 為正整數(shù)，且128《L3《512、12《T3《48 W44] 所述第立訓(xùn)練序列D由周期長度為L3的ZC序列取反后重復(fù)T4次構(gòu)成，其中，T4 為正整數(shù)，且T3/8《T4《T3/4 ;且，
[0045] 所述循環(huán)前綴CP的長度的設(shè)置使得所述符號定時模塊對符號定時估計點引入一 提前量Ng,且對于主徑不是第一徑的多徑信道所述提前量Ng的大小至少大于主徑和第一 徑的最大時延。
[0046] 在本發(fā)明所述的通信系統(tǒng)中，所述帖檢測模塊包括：
[0047] 混頻模塊，用于將接收到的信號與數(shù)字振蕩器（NCO)產(chǎn)生的正交載波進(jìn)行混頻； W48] 第一FFT(快速傅立葉變換）模塊，用于對混頻的輸出進(jìn)行快速傅立葉變換；
[0049] 第二FFT(快速傅立葉變換）模塊，用于對本地訓(xùn)練序列進(jìn)行快速傅立葉變換；
[0050] 共輛模塊，用于對第二FFT模塊的輸出進(jìn)行復(fù)數(shù)共輛運算；
[0051] IFFT(快速傅立葉逆變換）模塊，用于對快速傅立葉變化運算與復(fù)數(shù)共輛運算的 混頻輸出進(jìn)行快速傅立葉逆變換，得到相關(guān)運算后的I分量和Q分量；
[0052] I分量相干積分模塊，利用周期累加的方式對相關(guān)運算后的I分量進(jìn)行預(yù)定長度 的相干積分；
[0053] Q分量相干積分模塊，利用周期累加的方式對相關(guān)運算后的Q分量進(jìn)行預(yù)定長度 的相干積分；
[0054] I分量取模及平方模塊，用于對相干積分后的I分量取模運算并平方，得到I2;
[0055] Q分量取模及平方模塊，用于對相干積分后的Q分量取模運算并平方，得到妒；
[0056] 加法模塊，用于對12和Q2進(jìn)行加法運算，得到檢測判定值V;
[0057] 比較模塊，將所述檢測判定值V與設(shè)定的闊值Vt進(jìn)行比較，W判定是否檢測到數(shù) 據(jù)帖。
[005引在本發(fā)明所述的通信系統(tǒng)中，
[0059] 所述細(xì)頻偏糾正模塊利用本地訓(xùn)練序列和接收到的第二訓(xùn)練序列C進(jìn)行相關(guān)運 算，并將相關(guān)運算的結(jié)果累加8次來進(jìn)行載波的細(xì)頻偏估計；