[发明专利]应用于无线传感网的符号精确定时的FPGA实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种应用于无线传感网OFDM系统中的符号精确定时的FPGA实现方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，简称“WSN”)是由具有无线通信，感知及计算能力的微型传感器节点组成的“智能”网络，它涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域，现已广泛应用于军事、农业、环境检测、医疗卫生、工业、智能交通等各种领域，正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称“OFDM”)技术是无线传感网中的核心技术之一，它既可以被看作是一种调制技术，又可以被看作是一种复用技术。具有频谱利用率高和抗多径衰落能力强等优点，已成为现代无线通信中得热门技术，被广泛应用于高速数字通信领域，比如IEEE802.11a(WLAN)的物理层等。大多数无线传感器网络应用中节点受资源、成本、功耗的限制，使得应用于无线传感网中的OFDM通信需满足低资源消耗、大载波频偏、低物理层开销的要求。由于符号同步模块部分是OFDM的关键模块之一，因此研究在保证符号定时的准确度的条件下，尽量节省资源的同步方法是很必要的。

定时同步算法通常分为基于非辅助数据的同步算法和基于辅助数据的同步算法，目前应用最广泛的基于导频的定时和频偏估计算法是由Schmidl提出的，这种算法采用相同的两段训练序列进行定时，该方法采用递推公式进行计算，实现复杂度很低，在OFDM系统中被广泛采用，然而这种方法的定时判决函数存在一个误差平台，会引起很大的定时偏差。为了减小定时判决函数的误差平台造成的影响，Minn对Schmidl的方法做出了一定的改进，Minn的定时判决函数是一个尖峰，在一定程度上消除了误差平台的影响，Park提出了一种定时判决函数更加尖锐的波形，但是由于循环前缀的存在，这种方法的判决函数有很大的旁瓣，在循环前缀较长时，几乎与主瓣的高度相同，在信噪比较低的情况下，很难得到正确的定时结果。采用训练序列与本地PN码互相关有明显的单峰值，但是在频偏较大的情况下，定时判决函数会严重变形，引起较大的定时误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于无线传感网的符号精确定时的FPGA实现方法，以较小的资源消耗实现在无线传感器网络应用中的符号精确定时。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种应用于无线传感网的符号精确定时的FPGA实现方法，包括以下步骤：

(1)对本地序列进行二次量化；接收信号与本地序列进行互相关运算，得到互相关值；

(2)通过滑动窗的方式实现功率值的计算，当进入功率累加器的数据点数小于滑动窗的长度时，直接加上移位寄存器中最后一个数据的自相关值，当进入功率累加器的数据点数大于滑动窗长度时，加上移位寄存器中最后一个数据的自相关值的同时减去移位寄存器第一个数据的自相关值，计数值大于滑动窗长度时功率值有效；

(3)对步骤(1)中得到的互相关值进行近似处理，并求出互相关值的模值；

(4)得到互相关值的模值和功率值后，进行阈值判决，将得到的功率值与预设的门限值相乘，与互相关值的模值接入一个比较器，当互相关值的模值大于相乘的功率值与预设的门限值，精捕获成功，并通过计数的方式找到FFT窗的位置，完成定时同步。

所述步骤(1)中利用复数乘法器实现本地序列的二次量化。

所述步骤(1)中对本地序列进行二次量化后用符号位表示本地序列的I路和Q路。

所述步骤(1)中利用数据选择器和加法器实现互相关运算。

所述步骤(3)中对互相关值进行近似处理的步骤如下：将互相关值的I路和Q路的绝对值分别求出，送入一个比较器，将得出的较小的绝对值左移一位后与较大的绝对值相加，得到的近似值。

有益效果