[发明专利]一种抵抗频偏及多径环境的符号定时方法

摘要

本发明公开了一种抵抗频偏及多径环境的符号定时方法，在采样时钟偏差得到纠正的情况下，该方法可以获得较好的性能，具有更好的准确性。该方法可以在抵抗大频偏的基础上，在白噪声环境下实现准确定时，在多径环境下实现强径定时。利用本方法的定时结果，可以减小通信系统因为定时错误带来的通信性能下降。本方法中使用的两个步骤均可独立用于实现信号定时，但两者的结合可实现更好的效果。另一方面，由于在该方法实现中，两个判决信号得出波形的最高值位置是完全对应的，同时，两个判决信号的生成原理是一致的，这就使得在具体实现时，该方法具有可以极大地节省硬件开销的优势。

主权项

一种抵抗频偏及多径环境的符号定时方法，其特征在于，该方法包括发送端步骤和接收端步骤。其中，所述发送端步骤具体为：(1)准备好同步字序列和本地特征序列B：同步字序列可以是由0、1组成的伪随机序列，也可以是由频域上的伪随机序列经ifft变换(逆快速傅立叶变换)后得到；本地的特征序列B，其元素为非负的多值随机实数。其中每个元素为同步字序列对应元素的幅度的平方。序列的长度L和使用本方法系统希望抵抗的衰落有关，一般地，L可以取值64，用以得到30dB以上的增益。(2)确定时间间隔N：同步字序列将以时间间隔N插入信号，N越小则跟踪性能越好，但造成系统效率降低。假设系统的数据发送速率为f，一般地，为了保证系统效率，建议取值L/(Nf)＜5％。(3)根据时间间隔N，在发送数据流中插入同步字序列。所述接收端步骤具体为：(1)对空中信号采样，得到接收信号：r(k)＝y(kTsample)，其中，k表示采样的时间点，Tsample表示采样时钟。y(t)表示接收端收到的空中模拟信号。r(k)表示利用采样时钟得到数字信号。对于r(k)，系统将其送入数据缓存，用于之后的符号定时功能。(2)对接收信号做延时自相关，得到第一判决信号J1(k)： J 1 ( k ) = Σ m = k - L + 1 k r ( m ) r * ( m - N ) 其中，L为同步字序列长度，N为训练字间隔。J1(k)表示第一判决信号，k表示当前时间点；其中，r*表示对接收信号的共轭计算。∑表示求和运算。m表示用于计算的数据的时间点。这说明，实际操作时，每个时刻系统都取出数据缓存内的前L个数据，和N时间间隔之前的缓存数据共轭相乘，并计算出这些积的和值。(3)利用第一判决信号和能量门限Threshold比较确定同步字序列到达；一般地，取 Threshold = 1 1 + ( 1 / SNR ) 2 其中SNR为系统希望抵抗的信噪比大小。当系统为突发系统时，可以用该方法确定序列字到达：比如，当L取值64，Threshold取值0.75时，连续10个采样点内有J1(k)＞Threshold则认为序列字到达。当系统为连续系统，并已经处于跟踪状态时，可以将上一次的定时结果加上时间间隔N，大致确定本次序列字的到达时间。(4)当判决信号到达时利用第一判决信号进行第一次符号位置判决。判决依据为： T 1 = arg max k ∈ { J 1 ( k ) > Threshold } ( abs ( J 1 ( k ) ) ) T1表示利用第一判决信号得到的定时点。abs(J1(k))表示对J1(k)信号取模值。argmax表示对所有满足条件J1k)＞Threshold的k值，寻找abs(J1(k))的最大值，并将该k值作为结果提供给T1。(5)在第一次判决的基础上，再对延时自相关的结果做与本地特征序列B的互相关得到第二判决信号J2(k)： J 2 ( k ) = Σ m = k - L + 1 k r ( m ) r * ( m - N ) B ( m - k + L ) 其中L为同步字序列长度，N为训练字间隔。B表示本地特征序列，B(1)，B(2)，...，B(L)分别表示该序列的L个元素。J2(k)表示第二判决信号，k表示当前时间点。其中，r*表示对接收信号的共轭计算。∑表示求和运算。m表示用于计算的数据的时间点。(6)利用第二判决信号在第一次的判决结果T1的基础上进行第二次估计：首先，求取范围内第二判决信号的最大值位置Tm： Tm = arg max k ∈ [ T 1 - Tx , T 1 + Tx ] ( abs ( J 2 ( k ) ) ) 其中，argmax和第(4)步中的意义一致。然后，求取范围内的能量累计J2_sum。J2_sum＝sum(abs(J2(k)))，k∈[T 1‑Tx，T 1+Tx]其中，sum表示求和操作。Tx为对求和范围所作的限制，取值为系统所使用环境中，最大的信道延迟时间(按照Tsample归一化)。最后，利用两者的比值(峰均比)确认该峰值的有效性。 T 2 = Tm , Tm / J 2 _ sum > Th T 1 , others 其中，Th为峰均比门限，应该根据实际的应用环境而定。Th的一个参考值为：取1.18为宜。(7)所得T2即为最终定时结果，利用该结果，可以得知在采样点T2处的数据为信号开始位置。在数据缓存内，找到对应时间T2的采样数据r(T2)。系统从该数据开始从缓存中取数据，并向后续的处理模块提供如下数据流：r(T2)、r(T2+1)、r(T2+2)、......该数据流为经过符号定时的数据，利用通信系统的后续处理模块(均衡、解码等)，可以从该数据流中得到来自发送端的正确业务信息。