[发明专利]一种短程无线网络中的时频同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种短程无线网络中的时频同步方法，，尤其涉及短程无线网络中的时间同步和频率同步方法，属于无线通信的技术领域。

背景技术

现代的无线网络通信采用包传输机制，收发信机之间通过传送数据包的形式进行通信。在每一次数据传输开始之前收发信机之间都要进行时间和频率同步，以保证接收机能准确地恢复发送信息。

在基于扩频的系统里，时间同步应找到扩频序列的边界，以及序列中每个元素对应脉冲的最佳采样时刻。而频率同步是使接收端和发射端的载波频率保持一致，以消除频率偏移对数据解调的影响。因此，时频同步是现代无线网络通信系统中非常关键的两个问题。

扩频系统中，扩频序列一般都具有良好的自相关特性，通过使用已知的扩频序列作为接收机本地的参考信号，常规的时间同步可以靠接收信号和接收机本地的参考信号之间做滑动相关来完成。当接收信号中的扩频序列和本地参考信号中的扩频序列对齐时，相关值会表现出一个峰值，而在其它情况下，相关值接近于零。但是，当接收信号中存在频率偏移时，接收信号和接收机本地参考信号的滑动相关值会受到很大影响，特别是在大频偏条件下，即使接收信号中的扩频序列和参考信号中的扩频序列对齐时，相关值也不再是最大相关值。接收信号中出现这么大的频偏主要是因为短程无线网络的发射机和接收机上都使用低造价的晶体振荡器，这种振荡器的偏差可以达到±40ppm以上，对于工作在900MHz频段的系统来讲，这么大的偏差可以造成72KHz的频率偏移，如果一个扩频序列的周期是16μs，则意味着在这一个周期里频偏造成的相位偏差达到了±2.304π。

为了能够使用滑动相关的方法完成时间同步，需要先估计出频偏的大小并根据估计值对接收信号予以校正。前后差分是频偏估计中常用的一种方法，它利用接收信号中前同步头处扩频序列的周期性，相隔一个扩频序列周期对前后两个采样点进行差分，即后一个点乘以前一个点的共轭，以去掉接收信号中扩频序列本身的相位，只留下频偏造成的相位差，从而估计出频偏的值。但是，因为相位估计的区间是-π～π，所以这种方法只能估计出-1/2T_s～1/2T_s之间的频偏，这里T_s是扩频序列的周期。对于超出这一范围的频偏，传统的全球定位系统使用时频二维搜索的方法，在时域和频域分别进行滑动相关，根据所有相关值中的峰值估计时间和频率的同步点，这种方法实现时频同步相对较为准确，但是计算量太大。

发明内容

本发明的目的是提出一种短程无线网络中两次相关的时频同步方法，利用训练序列的周期重复特性和良好的相关特性，首先将接收数字信号进行间前后相关，得到一组新的接收相关值序列；对本地扩频调制序列进行相同的前后相关操作，亦可得到一组新的本地相关值序列；将接收相关值序列与本地相关值序列进行滑动相关，得到一组滑动相关值序列，寻找最大相关值的时刻作为时间同步位置，该最大相关值的相位进一步用来估计频率偏移，提高对大频率偏移影响下时频同步性能。

本发明提出的短程无线网络中的时频同步方法，包括以下各步骤：

(1)接收短程无线网络中发送端发出的射频信号，进行下变频得到基带接收信号，对该基带接收信号进行2倍采样得到采样接收信号，采样间隔时间记为T_C；

(2)短程无线网络中的接收端从上述接收信号中的任意采样点开始，读取三个码元周期长度的接收信号，该接收信号序列记为r＝[r₁，r₂，...，r_N，r_N+1，r_N+2，...，r_2N，r_2N+1r_2N+2，...，r_3N]，其中N表示一个码元周期长度内的采样信号个数；