本发明专利技术公开了一种数字通信系统中的帧同步序列生成方法及装置，涉及数字信号传输技术领域。该方法包括步骤：S1、产生两组携带有信令信息的己知序列；S2、将所述两组己知序列组合成频域子载波序列，再对频域子载波序列进行预处理，得到频域数据块；S3、对所述频域数据块进行逆离散傅里叶变换，得到时域数据块；S4、在所述时域数据块的前、后分别插入由所述时域数据块产生的前缀和后缀，得到帧同步序列。本发明专利技术提出的方法具有帧检测精度高、实现结构简单，并可在窄带噪声干扰严重的电力线信道和复杂多径信道环境下实现准确帧同步等优点，同时能可靠恢复出传输的信令信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字信号传输
，具体涉及一种数字通信系统中的帧同步序列生成方法及装置。
技术介绍
近年来，随着现代通信技术的飞速发展，在传输便捷、资源丰富的电力线信道中进行高效数字通信得到了广泛的研究和应用。电力线通信(Power LineCommunications, PLC)有许多优点,例如广泛分布的电力线网、相对低的通信成本以及便于随处即插即用等。然而电力线信道环境恶劣，有严重的衰减以及多种噪声和干扰，例如冲激噪声、多径衰落、频率选择性衰落和窄带噪声干扰(Narrowband Interference, NBI)等。目前，很多针对电力线通信的标准和研究对电力线通信系统的特性进行了说明和分析，例如国际电联标准化组织ITU-T的G.9960标准规范了一种电力线通信系统，描述了电力线信道的复杂特性，给出了电力线通信系统中常见的技术方法和应用方案。为了克服电力线通信中的恶劣信道条件，正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplex, 0FDM)技术在电力线信道中得到了广泛的应用。由于OFDM具有很好克服频率选择性的优良特性，它已经应用到各种数字信号传输系统中，如国际电联的电力线通信系统标准(International Telecommunications Union, ITU-T G.9960)、无线局域网(WLAN)、欧洲数字视频地面广播(Digital VideoBroadcasting-Terrestrial, DVB-T)、以及中国地面数字电视传输标准(Digital Television Multimedia Broadcast, DTMB)等。这些标准或系统均包含有不同的物理层帧结构定义，在发射端，将信息通过预定的帧结构形式发送出去；在接收端，按照该帧结构形式进行同步、检测、解码等以恢复原始信息。例如，DTMB系统中采用了时域同步正交频分复用技术(Time Domain SynchronousOFDM, TDS-0FDM)，采用时域训练序列作为保护间隔填充，并可用于同步和信道估计等。DTMB系统的多层复巾贞结构如图1所示。使用伪随机序列(Pseudo-random Noise, PN)代替OFDM中的保护间隔并用于时间同步。在OFDM系统中，可靠高效的通信依赖于良好的同步性能，物理层信号帧结构对整个系统的性能有着重要的影响。现有几种常见的帧同步结构设计方法，例如传统的基于循环前缀的滑动自相关方法、Schmidl和Minn提出的同步巾贞结构等。Schmidl提出的一种只利用频域偶数子载波产生的含有两部分完全相同的时域段的帧结构，如图2所示，其中帧头含有两段完全相同的时域数据段B，并将B的尾端部分数据作为循环前缀复制到帧头前端。这种方法已经应用于WLAN标准IEEE802.1lg中。然而这种方法的帧头自相关结果会在正确同步时刻周围产生宽平台，影响最优同步点的判决。为解决这一问题，Minn提出了一种在时域上具有形如[A A -A -A]结构的帧头设计方法，如图3所示。这种方法可以减少相关值平台，使相关峰更尖锐。但是这种方法的相关结果同样会引入几个副峰，在低信噪比时会导致高误检率。更重要的是，在电力线信道中常常存在严重的窄带噪声干扰，对通信可靠性和同步性能会产生严重影响。上述几种帧同步方法在受窄带噪声干扰下性能会显著恶化，目前现有的帧同步方法在应对窄带噪声干扰方面效果不佳。此外，为满足不同服务质量需求，系统所传输的信号数据块通常具备多种可选的参数，例如数据块长度、子载波数目、星座映射方式、信道编码码率以及是否采用发射分集等，称为信令信息。信令信息对后续信道估计和正确解调接收数据很重要。但是上述几种帧同步序列自身并不携带信令，需要在帧同步序列后单独传输信令信息，将延缓后续解调过程。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是:提供一种数字通信系统中的帧同步序列生成方法及装置，该方法及装置生成的帧同步序列可以使接收端有效对抗窄带噪声干扰，实现高效准确的帧同步和载波频偏估计，以克服现有同步技术易于受到窄带噪声干扰影响的不足。同时，帧同步序列可携带一定数量的物理层信令信息，使接收端能快速完成信号帧捕获和参数的初步估计，提高信号传输系统的灵活性与可靠性。(二)技术方案本专利技术提供了一种数字通信系统中的帧同步序列生成方法，包括以下步骤:S1、产生两组携带有信令信息的己知序列；S2、将所述两组己知序列组合成频域子载波序列，再频域子载波序列进行预处理，得到频域数据块； S3、对所述频域数据块进行逆离散傅里叶变换，得到时域数据块；S4、在所述时域数据块的前、后分别插入由所述时域数据块产生的前缀和后缀，得到帧同步序列。优选地，步骤SI中，所述已知序列为已知的二值序列，所述二值序列为m序列、Gold序列、Walsh序列、Golay序列或上述序列的截断或扩展。优选地，步骤SI中，所述两组已知序列是:第一组已知序列是所述二值序列，第二组已知序列由第一组已知序列向右循环移位产生，循环移位的位数由所述信令信息决定，两组已知序列长度均为L。优选地，步骤S2中，步骤S2中，所述频域子载波序列的组合方式法是:先产生长为4L的频域序列，其中序号为{4k+l|k = 0，l，、L-l}的点为所述第一组已知序列，序号为{4k+3 I k = 0，1，…，L-1}的点为所述第二组已知序列，序号为{4k和4k+2 | k=0, I,…，L-1}的点为零；然后在所述频域序列的前、后分别加上(N/2-2L)个零，生成长度为N的所述频域子载波序列，其中N > 4L为频域子载波总数。优选地，步骤S2中，所述预处理方法为对奇数子载波上的非零数据点进行差分编码。优选地，步骤S4中，所述后缀的产生方法为:取所述时域数据块的后半段部分数据点，或者后半段全部数据点，或者后半段全部数据点加上后半段部分数据点，或者后半段全部数据点加上任意二值序列，然后对所取数据进行扰码后所得，扰码的方法是将每个数据点与旋转因子的多次幂逐点相乘，幂次为对应数据点的下标号。优选地，所述旋转因子为-1、j或_j。优选地，步骤S4中，所述前缀的产生方法为:取所述时域数据块的后半段部分数据点，或者后半段全部数据点，或者后半段全部数据点加上后半段部分数据点，或者后半段全部数据点加上任意二值序列所得。优选地，所述前缀与所述后缀的长度之和与所述时域数据块的长度相等。本专利技术还提供了一种数字通信系统中的帧同步序列生成装置，该装置包括:序列生成模块，用于产生两组携带有信令信息的己知序列；频域数据块生成模块，与所述序列生成模块连接，用于将所述两组已知序列组合成频域子载波序列，再进行预处理，得到频域数据块；时频域转换模块，与所述频域数据块生成模块连接，用于对所述频域数据块进行逆离散傅里叶变换，得到时域数据块；前缀后缀插入模块，与所述时频域转换模块连接，用于在所述时域数据块的前、后分别插入由所述时域数据块产生的前缀和后缀，得到帧同步序列。(三)有益效果本专利技术的方法及装置生成的帧同步序列可以使接收端有效对抗电力线通信中的窄带噪声干扰，实现高效准确的帧同步、定时估计以及载波频偏估计；同时帧同步序列可携带一定数量的物理层信令信息，使接收端本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数字通信系统中的帧同步序列生成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、产生两组携带有信令信息的己知序列；S2、将所述两组己知序列组合成频域子载波序列，再对频域子载波序列进行预处理，得到频域数据块；S3、对所述频域数据块进行逆离散傅里叶变换，得到时域数据块；S4、在所述时域数据块的前、后分别插入由所述时域数据块产生的前缀和后缀，得到帧同步序列。
【技术特征摘要】
1.一种数字通信系统中的帧同步序列生成方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、产生两组携带有信令信息的己知序列； 52、将所述两组己知序列组合成频域子载波序列，再对频域子载波序列进行预处理，得到频域数据块； 53、对所述频域数据块进行逆离散傅里叶变换，得到时域数据块； 54、在所述时域数据块的前、后分别插入由所述时域数据块产生的前缀和后缀，得到帧同步序列。2.如权利要求1所述的帧同步序列生成方法，其特征在于，步骤SI中，所述已知序列为已知的二值序列，所述二值序列为m序列、Gold序列、Walsh序列、Golay序列或上述序列的截断或扩展。3.如权利要求1所述的帧同步序列生成方法，其特征在于，步骤SI中，所述两组已知序列是:第一组已知序列是二值序列，第二组已知序列由第一组已知序列向右循环移位产生，循环移位的位数由所述信令信息决定，两组已知序列长度均为L。4.如权利要求1所述的帧同步序列生成方法，其特征在于，步骤S2中，所述频域子载波序列的组合方式法是:先产生长为4L的频域序列，其中序号为{4k+l|k = O, I, - ,L-1}的点为所述第一组已知序列，序号为{4k+3|k=0，I,…，L-1}的点为所述第二组已知序列，序号为{4k和4k+2|k = O, 1，…，L-1}的点为零；然后在所述频域序列的前、后分别加上(N/2-2L)个零，生成长度为N的所述频域子载波序列，其中N > 4L为频域子载波总数。5.如权利要求1所述的帧同步序列生成方法，其特征在于，步骤S2中，所述预处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨昉，刘思聪，潘长勇，宋健，
申请(专利权)人：清华大学，北京数字电视国家工程实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：
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