[发明专利]一种用于纠正大频偏的广义频分复用时频同步方法

摘要

本发明公开了一种用于纠正大频偏的广义频分复用时频同步方法，主要解决现有方法，受大频偏影响导致同步性能急剧下降的问题。具体步骤包括：(1)接收电信号；(2)对采样序列进行粗符号定时同步；(3)纠正采样序列的小数倍频偏；(4)选择路径候选定时时刻；(5)绘制二维时频度量曲面；(6)估计路径定时时刻(7)纠正采样序列的整数倍频偏；(8)估计第一径到达时刻。本发明存在大频偏时，载波频率同步和符号定时同步性能远远优于现有方法；本发明的频偏估计范围远大于现有广义频分复用GFDM系统同步方法。

主权项

1.一种用于纠正大频偏的广义频分复用时频同步方法，其特征在于，将接收的广义频分复用GFDM模拟电信号处理后的采样序列，依次经粗符号定时同步、小数倍频偏纠正、整数倍频偏纠正，得到纠正大频偏后的无频偏采样序列，实现载波频率同步，从路径到达时刻向前搜索第一径到达时刻，实现符号定时同步，该方法的具体步骤包括如下：(1)接收电信号：(1a)广义频分复用GFDM的接收机检测广义频分复用GFDM的发送机发送的模拟电信号；(1b)对检测到的模拟电信号进行模数转换，得到实数字信号；(1c)对实数字信号进行希尔伯特变换，得到复数信号；(1d)对复数字信号进行数字下变频处理，得到采样序列；(2)对采样序列进行粗符号定时同步：(2a)利用自相关公式，计算采样序列中每一个采样点的自相关值，将所有的自相关值组成自相关序列；(2b)利用能量值公式，计算采样序列中每一个采样点的能量值，将所有的能量值组成能量序列；(2c)将自相关序列中的每一个自相关值依次作为截至自相关值，向前截取与循环前缀等长的子自相关序列，获得多个子自相关序列；其中，所述循环前缀的长度由广义频分复用GFDM系统参数决定；(2d)将截至自相关值对应的采样点的序号作为子自相关序列的编号；(2e)将能量序列中的每一个能量值依次作为截至能量值，向前截取与循环前缀等长的子能量序列，获得多个子能量序列；(2f)将截至能量值对应的采样点的序号作为子能量序列的编号；(2g)将具有相同编号的子自相关序列和子能量序列进行相除操作，并将相除操作后的结果进行取绝对值操作，获得多个归一化子自相关序列；(2h)对每一个归一化子自相关序列进行相加操作，得到对应采样点的粗符号定时度量值，将所有粗符号定时度量值组成粗符号定时度量序列；(2i)找出粗符号定时度量序列中最大值对应的采样点，该采样点在采样序列中出现的时刻为粗符号定时同步时刻；(3)纠正采样序列的小数倍频偏：(3a)找出粗符号定时同步时刻对应的采样点的自相关值；(3b)对粗符号定时同步时刻对应的采样点的自相关值进行取相位操作，获得该自相关值的相位，并将该自相关值的相位与圆周率进行相除操作，获得采样序列的小数倍频偏估计值；(3c)利用小数倍频偏纠正公式，纠正采样序列的小数倍频偏，获得无小数倍频偏的采样序列；(4)选择路径候选定时时刻：(4a)对本地前导码序列进行共轭操作，得到共轭前导码序列；(4b)将无小数倍频偏的采样序列中的每一个采样点依次作为起始点，向后截取与共轭前导码序列等长的子采样序列，将每一个子采样序列与共轭前导码序列进行相乘操作，获得多个子序列；(4c)利用差分互相关公式，计算采样序列中每一个采样点的差分互相关值，将所有差分互相关值组成差分互相关序列；(4d)对差分互相关序列进行取绝对值操作，将取绝对值操作后的差分互相关序列中的每一个差分互相关值进行平方操作，获得对应的路径候选定时度量值，将所有的路径候选定时度量值组成路径候选定时度量序列；(4e)将路径候选定时度量序列，按照从大到小排列，找出前64个路径候选定时度量值对应的64个采样点，将64个采样点在采样序列中出现的时刻作为路径候选定时时刻；(5)绘制二维时频度量曲面：(5a)将64个路径候选定时时刻依次送入二维时频估计器；(5b)二维时频估计器根据输入的路径候选定时时刻，找到该时刻的采样点，再找出该采样点对应的子序列；(5c)对子序列进行快速傅里叶变换；(5d)对快速傅里叶变换后的结果进行取绝对值操作，得到二维时频度量子序列；(5e)判断64个路径候选定时时刻是否全部送入二维时频估计器，若是，则执行步骤(5f)，否则，执行步骤(5b)；(5f)64个路径候选定时时刻全部送入二维时频估计器后，得到64个路径候选定时时刻对应的64个二维时频度量子序列，绘制由64个二维时频度量子序列构成的二维度时频度量曲面；(6)估计路径定时时刻：找出二维度时频度量曲面的最大值，将最大值所在的二维时频度量子序列对应的路径候选定时时刻，作为路径到达时刻；(7)纠正采样序列的整数倍频偏：(7a)找出二维度时频度量曲面的最大值对应的快速傅里叶变换的频率点值，将该频率点值作为采样序列的整数倍频偏估计值；(7b)利用整数倍频偏纠正公式，纠正无小数倍频偏的采样序列的整数倍频偏，得到纠正大频偏后的无频偏采样序列，实现载波频率同步；(8)估计第一径到达时刻：(8a)将无频偏采样序列中的每一个采样点依次作为起始点，向后截取与共轭前导码序列等长的无频偏子采样序列，获得多个无频偏子采样序列；(8b)对每一个采样点对应的无频偏子采样序列与共轭前导码序列进行相乘操作，将相乘后的结果相加，得到一个互相关值；(8c)将所有采样点对应的互相关值组成互相关序列；(8d)将路径到达时刻对应的采样点所对应的互相值，作为截至互相关值；(8e)在互相关序列中，从截至互相关值开始，向前截取与循环前缀等长的互相关子序列；(8f)利用第一径定时估计阈值公式，计算第一径定时估计阈值；(8g)对互相关子序列的每一个互相关值取绝对值后，依次与第一径定时估计阈值比较，找出互相关子序列中，第一个大于第一径定时估计阈值的互相关值，将该互相关值对应的采样点在采样序列中出现的时刻作为第一径到达时刻，实现符号定时同步。