【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于通信信號處理，特別涉及該領(lǐng)域中的一種基于偽隨機(jī)序列加權(quán)的定時(shí)同步方法。可用于衛(wèi)星通信、移動通信、電離層散射通信和對流層散射通信等通信，對處于路徑損耗大、嚴(yán)重頻率選擇性衰落信道下的通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定時(shí)同步檢測。
技術(shù)介紹
1、信號經(jīng)過遠(yuǎn)距離和多徑無線信道傳輸會引起畸變和失真，影響定時(shí)同步的性能。遠(yuǎn)距離信息傳輸路徑損耗大，通信系統(tǒng)工作在低信噪比下，造成同步峰功率下降，不利于符號定時(shí)同步。而多徑傳輸會造成接收信號是多個(gè)幅度和相位均不相同的發(fā)送信號的疊加，伴有嚴(yán)重的頻率選擇性衰落，同步峰功率分散，定時(shí)同步效果差。當(dāng)信號經(jīng)遠(yuǎn)距離和密集多徑的無線信道傳輸后，同步峰功率低且分散，幾乎淹沒在噪聲中，容易引起虛警或漏檢，從而導(dǎo)致同步檢測概率性能急劇下降。
2、現(xiàn)有的定時(shí)同步方法，總體上分為有數(shù)據(jù)輔助和非數(shù)據(jù)輔助(盲同步)兩種。數(shù)據(jù)輔助同步法，使用收發(fā)兩端已知的前導(dǎo)(訓(xùn)練序列)或?qū)ьl進(jìn)行同步，準(zhǔn)確度高且一般運(yùn)算量較小，缺點(diǎn)就是因需要額外的發(fā)送訓(xùn)練序列或?qū)ьl，造成了頻帶資源和功率的損失。非數(shù)據(jù)輔助同步方法，直接利用所傳輸數(shù)據(jù)的特性進(jìn)行同步，缺點(diǎn)就是往往通過大量的接收數(shù)據(jù)來提取統(tǒng)計(jì)特征，且通信系統(tǒng)需要工作在高信噪比下。
3、上海矽久微電子有限公司在其申請的專利文獻(xiàn)“一種分層結(jié)構(gòu)同步信號的生成和接收方法以及接收裝置”(申請?zhí)枺?018105528144，申請公布號：cn110557349a)中公開了一種同步信號的生成和接收方法。該方法中采用多層同步序列的克羅內(nèi)克積構(gòu)成同步信號，在接收端對同步信號每次進(jìn)行權(quán)重的延遲自相關(guān)后
4、四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司在其申請的專利文獻(xiàn)“自適應(yīng)門限控制器及控制方法、直擴(kuò)信號檢測方法及電路”(申請?zhí)枺?01510624507.9，申請公布號：cn105245247)中公開了一種自適應(yīng)門限信號檢測方法，該方法改進(jìn)了恒虛警率(cfar)檢測，通過符號函數(shù)ε修正門限，在輸入信號幅度動態(tài)范圍大的情況下，提高了系統(tǒng)的捕獲性能。該方法的不足之處是，在低信噪比的情況下，為提高同步峰的功率，使用的前導(dǎo)或擴(kuò)頻序列很長，做相關(guān)運(yùn)算時(shí)復(fù)雜度很高。
5、現(xiàn)有的定時(shí)同步方法，大多數(shù)在時(shí)域?qū)⒔邮諗?shù)據(jù)與本地序列相關(guān)，得到同步峰進(jìn)行峰值檢測，然后采用門限檢測完成定時(shí)同步。但在低信噪比下，使用的前導(dǎo)一般較長，在接收端相關(guān)時(shí)運(yùn)算量大、復(fù)雜度高；密集多徑或者頻率選擇性衰落信道下，同步峰功率分散，有可能被淹沒在底噪中，容易造成誤判或漏檢，導(dǎo)致定時(shí)同步檢測性能變差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種基于偽隨機(jī)序列加權(quán)的定時(shí)同步方法，可以改善低信噪比、密集多徑或者頻率選擇性衰落信道下的同步檢測概率。
2、本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、一種基于偽隨機(jī)序列加權(quán)的定時(shí)同步方法，其改進(jìn)之處在于，包括如下步驟：
4、步驟1，生成重復(fù)的恒幅度零自相關(guān)序列：
5、生成固定長度n的恒幅度零自相關(guān)序列cn，作為重復(fù)單元進(jìn)行重復(fù)，重復(fù)的次數(shù)為偽隨機(jī)序列ap的長度p；
6、生成固定長度n的恒幅度零自相關(guān)序列cn的公式如下：
7、
8、上式中，n＝0,1,...,n-1，q是與n互質(zhì)且大于1的任意整數(shù)，q表示任意整數(shù)；
9、步驟2，使用偽隨機(jī)序列對重復(fù)的恒幅度零自相關(guān)序列進(jìn)行加權(quán)，生成前導(dǎo)：
10、使用偽隨機(jī)序列ap對重復(fù)的恒幅度零自相關(guān)序列進(jìn)行加權(quán)，每段重復(fù)單元對應(yīng)偽隨機(jī)序列中的一個(gè)數(shù)值，生成前導(dǎo)sm，長度為n×p；
11、步驟3，接收時(shí)域前導(dǎo)：
12、前導(dǎo)經(jīng)過頻率選擇性衰落信道，信道的沖激響應(yīng)長度為g,g＜n，受到信道高斯白噪聲的干擾，到達(dá)接收端，接收機(jī)接收時(shí)域前導(dǎo)rm；
13、步驟4，選取待檢測前導(dǎo)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到相關(guān)峰：
14、將時(shí)域前導(dǎo)rm經(jīng)過數(shù)字匹配濾波器進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，濾波器系數(shù)長度為n，且是恒幅度零自相關(guān)序列倒序的共軛，得到相關(guān)峰ym：
15、
16、上式中，m＝0,1,...,m-1，m表示前導(dǎo)的長度，m＝n×p，*表示卷積運(yùn)算，gn表示數(shù)字匹配濾波器的系數(shù)，h表示取共軛運(yùn)算，n＝0,1,...,n-1；
17、步驟5，相關(guān)峰功率歸一，得到歸一化相關(guān)峰：
18、相關(guān)峰按照接收時(shí)域前導(dǎo)的功率進(jìn)行歸一化計(jì)算，得到歸一化相關(guān)峰
19、
20、上式中，|·|2表示計(jì)算模的平方；
21、步驟6，歸一化相關(guān)峰與偽隨機(jī)序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到同步峰：
22、
23、上式中，表示第np+n個(gè)歸一化相關(guān)峰的取值，p＝0,1,...,p-1；
24、步驟7，確定同步峰中的多徑包絡(luò)范圍：
25、搜索同步峰值所在位置，根據(jù)信道的沖激響應(yīng)長度g，從峰值開始向左和向右各取g/2-1個(gè)多徑，確定同步峰中的多徑包絡(luò)范圍；
26、步驟8，搜索副峰，計(jì)算功率，將功率值非相干合并獲得新同步峰作為判決量，進(jìn)行門限檢測：
27、在多徑包絡(luò)范圍內(nèi)，搜索功率時(shí)延譜上的副峰，得到副峰個(gè)數(shù)b,1＜b＜g，計(jì)算每個(gè)副峰的功率，然后將這些副峰的功率值非相干合并到峰值功率上，獲得新同步峰v′n作為判決量，進(jìn)行門限檢測；
28、非相干合并公式如下：
29、
30、上式中，v′n表示新同步峰，e＝0,1,...,b-1，表示同步峰中第ke個(gè)副峰的功率值；
31、步驟9，如果判決量高于預(yù)設(shè)門限值，完成定時(shí)同步；或者搜索完接收時(shí)域前導(dǎo)，結(jié)束同步捕獲。
32、進(jìn)一步的，步驟2的偽隨機(jī)序列是m序列、m序列、gold序列或者巴克碼中的一種。
33、本專利技術(shù)的有益效果是：
34、本專利技術(shù)所公開的方法，通過偽隨機(jī)序列加權(quán)的方式，有效減短了本地用于相關(guān)序列的長度，降低了運(yùn)算復(fù)雜度，相比于傳統(tǒng)的數(shù)字匹配濾波器方法復(fù)雜度可由p×n階濾波器變?yōu)閜+n階。特別是在低信噪比下，前導(dǎo)長度較長，若采用長序列進(jìn)行相關(guān)，資源消耗大、用時(shí)長，且硬件電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜；采用本專利技術(shù)提出的方法進(jìn)行定時(shí)同步，可有效降低相關(guān)運(yùn)算復(fù)雜度，降低資源消耗。
35、本專利技術(shù)所公開的方法，通過副峰功率非相干合并的方式，將多徑效應(yīng)或者頻率選擇性衰落導(dǎo)致分散的同步峰功率，集中到最大峰值上，增加峰值和底噪的區(qū)分度。采用本專利技術(shù)提出的方法進(jìn)行定時(shí)同步，可有效避免低信噪比和密集多徑下定時(shí)同步的誤判或漏檢，提高定時(shí)同步的檢測概率，定時(shí)同步效果更好。
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1.一種基于偽隨機(jī)序列加權(quán)的定時(shí)同步方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于偽隨機(jī)序列加權(quán)的定時(shí)同步方法，其特征在于：步驟2的偽隨機(jī)序列是M序列、m序列、Gold序列或者巴克碼中的一種。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于偽隨機(jī)序列加權(quán)的定時(shí)同步方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于偽...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：牛曉明，江曉楠，王鵬，丁建，滿莉，崔玉國，
申請(專利權(quán))人：中國電波傳播研究所中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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