一种适用于大频偏场景下的高性能同步方法技术

本发明专利技术提供一种适用于大频偏场景下的高性能同步方法，其中利用多个恒模相位变化序列构造前导序列，在保证高性能的同步性能下解决大频偏对同步峰性能的影响；再利用第二段序列中基序列共轭和非共轭的组合方式，解决了频偏估计范围小的问题，并在频偏纠正后，精同步再无频偏误差的情况下利用序列的相关性，估计帧同步的位置；同时在粗同步和频率同步之后进行精同步，能够避开精同步对门限的需求，只需要在固定的长度进行最大值的搜索，进行最佳采样点的确定，有助于进一步提高同步性能。有助于进一步提高同步性能。有助于进一步提高同步性能。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大频偏场景下的高性能同步方法


[0001]本专利技术涉及单载波和正交频分复用
，具体而言，涉及一种适用于大频偏场景下的高性能同步方法。

技术介绍

[0002]无线通信中特别是单载波通信以及正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)，单载波通信被广泛的用于卫星通信、军用电台系统中，而多载波通信被广泛的应用于LTE、4G、5G系统中。
[0003]在无线通信中不管是多载波还是单载波对同步的误差都是十分敏感的，特别是在存在较大频偏时，对多载波会造成载波间的干扰(Inter
‑
Carrier
‑
Interference,ICI)，单载波和OFDM通信过程种造成接收数据相位旋转；再存在较大时偏时，对多载波造成码间干扰(Inter
‑
Symbol
‑
Interference，ISI)，而对单载波造成最佳采样点偏差，严重影响系统的整体性能。
[0004]为了消除载波频偏和定时误差，现有技术采用在发射数据的前面添加训练序列，由于训练序列进行结构上重复设计以及利用训练序列的相关性，在接收机中利用序列相似特性，常采用差分法计算频偏带来的相位差，消除载波频偏误差；利用序列相关性，以及多个相关峰合并的方法来消除定时误差。然而，该方法存在些缺点：在较大频偏的干扰下，出现相关峰小，影响同步性能；以及利用符号间差分法计算频偏，存在估计频偏的范围小和性能差的缺点。
专利技术内容
[0005]本专利技术旨在提供一种适用于大频偏场景下的高性能同步方法，以解决上述存在的问题。
[0006]本专利技术提供的一种适用于大频偏场景下的高性能同步方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1：采用恒模相位变化序列，通过不同序列长度、不同重复次数和不同运算方式构造出包含若干段序列的前导序列以及对应每段序列的本地模板数据；
[0008]步骤2：接收所述前导序列的时域数据，将接收的时域数据进行幅度归一化；
[0009]步骤3：利用前导序列中的第一段序列的本地模板数据与幅度归一化后的时域数据进行相关峰计算；
[0010]步骤4：将相关峰计算的结果数据进行求模运算，并将求模运算的结果数据复制若干份，对每一份求模运算的结果数据采用不同延时后进行合并，得到粗同步相关峰结果数据；
[0011]步骤5：根据粗同步相关峰结果数据，通过门限比较搜索出第一段序列所占长度的数据，并从中计算出粗同步相关峰最大值的位置；
[0012]步骤6：根据所述粗同步相关峰最大值的位置，从该位置后取出第一固定长度的数据；
[0013]步骤7：对第一固定长度的数据分别与前导序列的第二段序列的本地模板数据，以及共轭后的本地模板数据进行相关运算，得到2路相关运算数据；
[0014]步骤8：对所述2路相关运算数据，分别计算各自的最大值以及最大值位置，利用2路相关运算数据的最大值所在位置差，计算出整数频偏；利用这2路相关运算数据的最大值之间相位差，计算出小数频偏；
[0015]步骤9：对所述粗同步相关峰最大值的位置开始，取出第二固定长度的数据，并利用计算出的小数频偏和整数频偏，对取出的第二固定长度的数据进行频偏纠正；
[0016]步骤10：对频偏纠正后的数据和第三段序列的本地模板数据，进行相关运算得到精同步相关峰结果数据，对精同步相关峰结果数据进行最大值搜索，最大值的位置为帧同步位置。
[0017]进一步的，步骤1包括如下子步骤：
[0018]步骤101：利用恒模相位变化序列，设置恒模相位变化序列的序列长度为前导序列的第一段序列长度的1/4，得到前导序列的第一段序列的基序列，并将第一段序列的基序列重复4份得到第一段序列，其中，第一段序列的基序列即为第一段序列的本地模板数据；
[0019]步骤102：利用恒模相位变化序列，设置恒模相位变化序列的序列长度为前导序列的第二段序列长度的1/2，得到前导序列的第二段序列的基序列，并将第二段序列的基序列重复2份，并将第二份基序列进行共轭运算，第一份基序列保持不变，组合第一份基序列以及共轭运算后的第二份基序列得到第二段序列，其中，第二段序列的基序列为第二段序列的本地模板数据；
[0020]步骤103：利用恒模相位变化序列，设置恒模相位变化序列的序列长度为前导序列的第三段序列长度，得到前导序列的第三段序列的基序列，也即第三段序列本身，其中，第三段序列即为其本地模板数据；
[0021]步骤104：依次排列第一段序列，第二段序列和第三段序列，得到最终的前导序列。
[0022]进一步的，步骤3中的相关峰计算采用卷积运算，该卷积运算的公式如下：
[0023][0024]其中，base1_peak表示相关峰计算的结果数据，rd_sign为接收的信号经过幅度归一化的数据，N为第一段序列的基序列的长度，pn_base1为第一段序列的本地模板数据，j＝0,1,...,N，k＝N,N
‑
1,...,0。
[0025]进一步的，步骤7包括如下子步骤：
[0026]将第一固定长度的数据复制2份：
[0027]其中一份数据与前导序列的第二段序列的本地模板数据按照步骤3的公式进行卷积运算，得到第1路相关运算数据；
[0028]另一份数据与共轭后的本地模板数据按照步骤3的公式进行卷积运算，得到第2路相关运算数据。
[0029]进一步的，步骤8中所述整数频偏的计算公式为：
[0030]integer_df＝fs/n*ceil(n
‑
(position2
‑
position1)/2)
[0031]其中，integer_df为整数频偏，fs为数据采样率，n为第二段序列的基序列长度，
ceil()为向下取整，position2为第2路相关运算数据的最大值位置，position1为第1路相关运算数据的最大值位置。
[0032]进一步的，步骤8中所述小数频偏的计算公式为：
[0033]deci_df＝angle(max_val2*max_val1)/(2π*n/fs)
[0034]其中，deci_df为小数频偏，max_val2为第2路相关运算数据的最大值，max_val1为第1路相关运算数据的的最大值，fs为数据采样率，n为第二段序列的基序列长度，angle()为计算角度。
[0035]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0036]1、本专利技术通过利用恒模相位变化序列构造出基序列，并通过独特的结构构造出前导序列，这种前导序列具有抗频偏的特点，频偏干扰只会影响前导序列相关峰的位置，不会影响相关峰的大小，因此具备在大频偏场景下具有高性能同步功能；
[0037]2、本专利技术利用第二段序列中基序列共轭和非共轭的组合方式，利用它们对于频偏干扰峰值位置移动相反的特性，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于大频偏场景下的高性能同步方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：采用恒模相位变化序列，通过不同序列长度、不同重复次数和不同运算方式构造出包含若干段序列的前导序列以及对应每段序列的本地模板数据；步骤2：接收所述前导序列的时域数据，将接收的时域数据进行幅度归一化；步骤3：利用前导序列中的第一段序列的本地模板数据与幅度归一化后的时域数据进行相关峰计算；步骤4：将相关峰计算的结果数据进行求模运算，并将求模运算的结果数据复制若干份，对每一份求模运算的结果数据采用不同延时后进行合并，得到粗同步相关峰结果数据；步骤5：根据粗同步相关峰结果数据，通过门限比较搜索出第一段序列所占长度的数据，并从中计算出粗同步相关峰最大值的位置；步骤6：根据所述粗同步相关峰最大值的位置，从该位置后取出第一固定长度的数据；步骤7：对第一固定长度的数据分别与前导序列的第二段序列的本地模板数据，以及共轭后的本地模板数据进行相关运算，得到2路相关运算数据；步骤8：对所述2路相关运算数据，分别计算各自的最大值以及最大值位置，利用2路相关运算数据的最大值所在位置差，计算出整数频偏；利用这2路相关运算数据的最大值之间相位差，计算出小数频偏；步骤9：对所述粗同步相关峰最大值的位置开始，取出第二固定长度的数据，并利用计算出的小数频偏和整数频偏，对取出的第二固定长度的数据进行频偏纠正；步骤10：对频偏纠正后的数据和第三段序列的本地模板数据，进行相关运算得到精同步相关峰结果数据，对精同步相关峰结果数据进行最大值搜索，最大值的位置为帧同步位置。2.根据权利要求1所述的适用于大频偏场景下的高性能同步方法，其特征在于，步骤1包括如下子步骤：步骤101：利用恒模相位变化序列，设置恒模相位变化序列的序列长度为前导序列的第一段序列长度的1/4，得到前导序列的第一段序列的基序列，并将第一段序列的基序列重复4份得到第一段序列，其中，第一段序列的基序列即为第一段序列的本地模板数据；步骤102：利用恒模相位变化序列，设置恒模相位变化序列的序列长度为前导序列的第二段序列长度的1/2，得到前导序列的第二段序列的基序列，并将第二段序列的基序列重复2份，并将第二份基序列进行共轭运算，第一份基序列保持不变，组合第一份基序列以及共轭运算后的第二份基...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜智勇，薛顺瑞，薛凯，贾巧伶，陈英，
申请(专利权)人：成都中科微信息技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：