序列D來(lái)聯(lián)合完成細(xì)頻 偏估計(jì)和符號(hào)定時(shí)估計(jì)，可W降低硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，降低相關(guān)器的長(zhǎng)度，從而可W大大減 少算法FPGA實(shí)現(xiàn)所消耗的資源，同時(shí)可W獲得足夠高的同步精度，易于實(shí)際推廣。
[0144] 通過(guò)比較目前常見SC-抑E系統(tǒng)同步算法的優(yōu)缺點(diǎn)，W及在低信噪比條件下的局 限性，本發(fā)明提出了上述低信噪比條件下通信系統(tǒng)的同步算法，其適用于信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、 效率要求不高的低信噪比SC-FDE系統(tǒng)，也可推廣到其他通信系統(tǒng)中，比如OFDM系統(tǒng)。因 為目前大部分SC-FDE系統(tǒng)的同步算法都是基于接收到的訓(xùn)練序列本身做相關(guān)運(yùn)算來(lái)設(shè)計(jì) 的，所W在信噪比較低的情況下同步精度很差。本發(fā)明提出利用接收到的訓(xùn)練序列和本地 的訓(xùn)練序列做相關(guān)運(yùn)算，降低了噪聲對(duì)于信號(hào)同步精度的影響，并且解決了接收信號(hào)的主 徑不是其第一徑時(shí)導(dǎo)致的符號(hào)定時(shí)點(diǎn)滯后的問(wèn)題。本發(fā)明的通信系統(tǒng)同步技術(shù)是在借鑒了 (FDM(0;rthogonalRrequen巧DivisionMultiplexing,正交頻分復(fù)用技術(shù)）的同步算法和 GI^接收機(jī)的信號(hào)捜索算法等已有算法思想的基礎(chǔ)上，提出的一種通信系統(tǒng)同步技術(shù)，適用 于低信噪比條件下的M2M通信。
[0145] W上實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人 ±能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)此實(shí)施，并不能限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡跟本發(fā)明權(quán)利要 求范圍所做的均等變化與修飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種通信系統(tǒng)同步方法，其特征在于，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、第三訓(xùn)練序列D、循環(huán)前綴CP和數(shù)據(jù)符號(hào)的數(shù)據(jù)幀，接收端接收所述數(shù)據(jù)幀并執(zhí)行如 下步驟：51. 利用第一訓(xùn)練序列A采用并行碼相位搜索算法進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的檢測(cè)、并獲得到粗頻 偏估計(jì)值以糾正粗頻偏值從而獲得經(jīng)過(guò)粗頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號(hào)；52. 利用第二訓(xùn)練序列C進(jìn)行細(xì)頻偏估計(jì)，以糾正細(xì)頻偏值從而獲得經(jīng)過(guò)細(xì)頻偏糾正 之后的數(shù)據(jù)符號(hào)；及53. 利用第二訓(xùn)練序列C和第三訓(xùn)練序列D進(jìn)行符號(hào)定時(shí)估計(jì)； 其中， 所述第一訓(xùn)練序列A由周期長(zhǎng)度為L(zhǎng)l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 <LI< 12、3000 <Tl< 5000,其中Tl的值取決于LU最大頻偏范圍及信噪 比； 所述第二訓(xùn)練序列C由周期長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的ZC序列重復(fù)T2次構(gòu)成，其中，L2和T2均為 正整數(shù)，且128彡L2彡512、12彡T2彡48 ; 所述第三訓(xùn)練序列D由周期長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的ZC序列取反后重復(fù)T3次構(gòu)成，其中，T3為正 整數(shù)，且T2/8 <T3 <T2/4。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)同步方法，其特征在于，所述循環(huán)前綴CP的長(zhǎng)度的 設(shè)置使得在步驟S3中對(duì)符號(hào)定時(shí)估計(jì)點(diǎn)引入一提前量Ng，且對(duì)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(shí)延。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信系統(tǒng)同步方法，其特征在于，步驟Sl包括： S1-1.將接收到的信號(hào)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(yùn)算，得到相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果； S1-2.對(duì)所述相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果利用周期累加的方式實(shí)現(xiàn)預(yù)定長(zhǎng)度的相干積分，對(duì)相干 積分后的I和Q兩路輸出取模運(yùn)算并平方相加后得到最終的檢測(cè)判定值V; S1-3.將所述檢測(cè)判定值V與設(shè)定的閾值Vt進(jìn)行比較，以判定是否檢測(cè)到數(shù)據(jù)幀；且 當(dāng)檢測(cè)到數(shù)據(jù)幀時(shí)，幀檢測(cè)模塊停止工作并且給出DDS此時(shí)的頻率值作為所述粗頻偏 估計(jì)值； 當(dāng)沒有檢測(cè)到數(shù)據(jù)幀時(shí)，更新DDS的頻率值并重復(fù)步驟Sl-I至步驟S1-3重新進(jìn)行搜 索，直到檢測(cè)到數(shù)據(jù)幀為止。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信系統(tǒng)同步方法，其特征在于， 所述FFT(快速傅立葉變換）的長(zhǎng)度N為1024點(diǎn)，所述循環(huán)前綴CP的長(zhǎng)度大于91點(diǎn)， 發(fā)射端相鄰符號(hào)的時(shí)間間隔TsS0. 2ys;且，所述第一訓(xùn)練序列A中，LI= 8、T1 = 3800 ; 所述第二訓(xùn)練序列C中，L2 = 256、T2 = 24 ;所述第三訓(xùn)練序列D中，T3 = 4。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信系統(tǒng)同步方法，其特征在于， 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(yùn)算，并將相關(guān) 運(yùn)算的結(jié)果累加8次，以進(jìn)行載波的細(xì)頻偏估計(jì)； 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和第三訓(xùn)練序列D相關(guān)運(yùn) 算的結(jié)果對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行符號(hào)定時(shí)估計(jì)；且 所述循環(huán)前綴CP的長(zhǎng)度為128點(diǎn)、所述通信系統(tǒng)的信噪比低至-15dB、及最大的歸一化 載波頻偏值為1. 2。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信系統(tǒng)同步方法，其特征在于，步驟S2中利用相關(guān)運(yùn)算的 結(jié)果累加8次進(jìn)行載波的細(xì)頻偏估計(jì)進(jìn)一步包括： 將第二訓(xùn)練序列C中連續(xù)的16個(gè)子序列對(duì)應(yīng)的相關(guān)峰值點(diǎn)分成前后兩部分，然后前8 個(gè)值和后8個(gè)值分別相加后計(jì)算細(xì)頻偏估計(jì)值，公式如下：其中r(d)表示經(jīng)過(guò)粗頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號(hào)，m(d)表示本地的訓(xùn)練序列$2表 示細(xì)頻偏估計(jì)值。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信系統(tǒng)同步方法，其特征在于， 步驟S3包括：利用如下時(shí)間度量函數(shù)的輸出得到峰值點(diǎn)，再利用所述峰值點(diǎn)的索引計(jì) 算出第三訓(xùn)練序列D的位置，從而完成符號(hào)定時(shí)估計(jì)，其中，r(d)表示經(jīng)過(guò)粗頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號(hào)，m(d)表示本地的訓(xùn)練序列。8. -種通信系統(tǒng)，其包括設(shè)置于接收端的同步裝置，其特征在于，所述通信系統(tǒng)的發(fā)射 端發(fā)送的數(shù)據(jù)幀包含第一訓(xùn)練序列A、第二訓(xùn)練序列C、第三訓(xùn)練序列D、循環(huán)前綴CP和數(shù)據(jù) 符號(hào)，所述同步裝置包括： 幀檢測(cè)模塊，其利用第一訓(xùn)練序列A采用并行碼相位搜索算法進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的檢測(cè)、并 獲得到粗頻偏估計(jì)值以糾正粗頻偏值從而獲得經(jīng)過(guò)粗頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號(hào)； 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(jì)，以糾正細(xì)頻偏值從而獲得 經(jīng)過(guò)細(xì)頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號(hào)；及 符號(hào)定時(shí)模塊，其利用第二訓(xùn)練序列C和第三訓(xùn)練序列D進(jìn)行符號(hào)定時(shí)估計(jì)； 其中， 所述第一訓(xùn)練序列A由周期長(zhǎng)度為L(zhǎng)l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 <LI< 12、3000 <Tl< 5000,其中Tl的值取決于LU最大頻偏范圍及信噪 比； 所述第二訓(xùn)練序列C由周期長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的ZC序列重復(fù)T2次構(gòu)成，其中，L2和T2均為 正整數(shù)，且128彡L2彡512、12彡T2彡48 ; 所述第三訓(xùn)練序列D由周期長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的ZC序列取反后重復(fù)T3次構(gòu)成，其中，T3為正 整數(shù)，且T2/8彡T3彡T2/4 ;且， 所述循環(huán)前綴CP的長(zhǎng)度的設(shè)置使得所述符號(hào)定時(shí)模塊對(duì)符號(hào)定時(shí)估計(jì)點(diǎn)引入一提前 量Ng，且對(duì)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(shí)延。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述幀檢測(cè)模塊包括： 混頻模塊，用于將接收到的信號(hào)與數(shù)字振蕩器（NCO)產(chǎn)生的正交載波進(jìn)行混頻； 第一FFT(快速傅立葉變換）模塊，用于對(duì)混頻的輸出進(jìn)行快速傅立葉變換； 第二FFT(快速傅立葉變換）模塊，用于對(duì)本地訓(xùn)練序列進(jìn)行快速傅立葉變換； 共輒模塊，用于對(duì)第二FFT模塊的輸出進(jìn)行復(fù)數(shù)共輒運(yùn)算； IFFT(快速傅立葉逆變換）模塊，用于對(duì)快速傅立葉變化運(yùn)算與復(fù)數(shù)共輒運(yùn)算的混頻 輸出進(jìn)行快速傅立葉逆變換，得到相關(guān)運(yùn)算后的I分量和Q分量； I分量相干積分模塊，利用周期累加的方式對(duì)相關(guān)運(yùn)算后的I分量進(jìn)行預(yù)定長(zhǎng)度的相 干積分； Q分量相干積分模塊，利用周期累加的方式對(duì)相關(guān)運(yùn)算后的Q分量進(jìn)行預(yù)定長(zhǎng)度的相 干積分； I分量取模及平方模塊，用于對(duì)相干積分后的I分量取模運(yùn)算并平方，得到I2; Q分量取模及平方模塊，用于對(duì)相干積分后的Q分量取模運(yùn)算并平方，得到Q2; 加法模塊，用于對(duì)I2和Q2進(jìn)行加法運(yùn)算，得到檢測(cè)判定值V; 比較模塊，將所述檢測(cè)判定值V與設(shè)定的閾值Vt進(jìn)行比較，以判定是否檢測(cè)到數(shù)據(jù)幀。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其特征在于， 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(yùn)算，并 將相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果累加8次來(lái)進(jìn)行載波的細(xì)頻偏估計(jì)； 所述符號(hào)定時(shí)模塊利用本地訓(xùn)練序列和接收到的第二訓(xùn)練序列C和第三訓(xùn)練序列D相 關(guān)運(yùn)算的結(jié)果對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行符號(hào)定時(shí)估計(jì)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)及其同步方法。包括：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、第三訓(xùn)練序列D、循環(huán)前綴CP和數(shù)據(jù)符號(hào)的數(shù)據(jù)幀，接收端接收所述數(shù)據(jù)幀并執(zhí)行如下步驟：S1.利用第一訓(xùn)練序列A采用并行碼相位搜索算法進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的檢測(cè)、并獲得到粗頻偏估計(jì)值以糾正粗頻偏值從而獲得經(jīng)過(guò)粗頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號(hào)；S2.利用第二訓(xùn)練序列C進(jìn)行細(xì)頻偏估計(jì)，以糾正細(xì)頻偏值從而獲得經(jīng)過(guò)細(xì)頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號(hào)；及S3.利用第二訓(xùn)練序列C和第三訓(xùn)練序列D進(jìn)行符號(hào)定時(shí)估計(jì)。本發(fā)明可以有效地抵抗噪聲的影響，實(shí)現(xiàn)較大載波頻偏檢測(cè)范圍、糾正足夠大的頻偏；并且可以降低硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度、減少算法FPGA實(shí)現(xiàn)所消耗的資源，獲得足夠高的同步精度。
【IPC分類】H04L27/26
【公開號(hào)】CN105141562
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510349738
【發(fā)明人】董時(shí)富, 劉詠平, 吳嘉誼
【申請(qǐng)人】深圳市金溢科技股份有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月23日