[發明專利]一種用于CHIRP擴頻通信系統的同步方法及元件

無效

• 申請號: 200810045455.X
• 申請日: 2008-07-03
• 公開（公告）號: CN101304260A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 劉皓;孫嘉
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B1/69
• 分類號: H04B1/69
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種應用于無線通信中Chirp擴頻通信系統的同步方法，屬于通信系統的同步領域。

背景技術

近幾年，使用連續載波的啁啾(Chirp)擴頻通信技術逐漸引起人們的關注。IEEE802.15.4a于2007年3月采納Chirp啁啾擴頻(chirp?spread?spectrum，簡稱CSS)作為其標準的物理層技術之一。在Chirp擴頻通信系統中同步技術是一個關鍵技術，同步的精確度會嚴重影響整個系統的通信性能。目前提出的同步技術有兩大類，一類是利用匹配濾波的方法，既在收發兩端用一對匹配濾波器，使收端對接收到的發射信號直接通過匹配濾波獲得同步，另一類是在接收端產生參考信號來跟蹤發射信號。由于第一類方法中，當采用數字技術實現匹配濾波器時，復雜度很高。因此接收端產生參考信號來跟蹤發射信號的同步技術更值得期待。

在接收端產生參考信號來跟蹤發射信號進行同步的方法有可以歸納如下：在接收機本地產生一個與發射信號具有相同的掃頻模式的本地參考信號，該信號的起始頻率、終止頻率和掃頻時間都與發射信號相同。該接收機中的本地參考信號與接收信號相乘后，將會產生2個具有單一頻率的信號分量，通過對具有最大強度的單一頻率信號分量的頻率進行估計，由于頻率分量是由時間差引起的，因此精確地估計出頻率分量，就可以估算出本地參考的產生時間與接收信號的時間差，然后利用估計出的時間差去調整本地參考信號的發生時間，逐步縮短這個時間差。從而鎖定接收機的采樣時間，完成同步過程。

上述方法存在兩個問題。第一個問題是當接收機本地參考信號與接收信號存在時間差時，二者相乘的乘積信號中的2個頻率分量分別與信道的不同頻段對應，因此二者的強度會受信道衰落的影響，這就會導致在判斷最大強度的頻率分量時產生錯誤，從而影響同步的效果。第二個問題是在估計最強頻率分量的頻率時，為了獲得足夠的估計精度，需要有足夠多的采樣值，這會導致很大的頻率估計計算量。這兩個問題限制了此方法的應用。

發明內容

本發明針對背景技術中所描述的同步方法中存在的兩個問題，提出一種復雜度低，且能在接收機本地參考信號與接收信號存在時間差時，避免對最大強度的頻率分量的判斷產生錯誤的一種用于CHIRP擴頻通信系統的新的同步方法。

本發明的方法是：接收端在同步信號的觸發下產生一個本地參考信號，(所述的本地參考信號是一個中心頻率與發射端發出的CHIRP信號的相同，而掃頻范圍和掃頻時間比發射端產生的CHIRP信號的掃頻范圍和掃頻時間都要大一倍的CHIRP信號，并且這兩個信號均為復信號)，將接收到的CHIRP信號與所述的本地參考信號的共軛信號相乘，并對乘積進行功率譜估計；再分別找出正頻率部分和負頻率部分的強度最大值，并計算出正頻率部分的最大強度與負頻率部分最大強度之差；再在該強度差的控制下產生同步時鐘信號(也就是根據強度差值的大小來調整同步時鐘信號的產生的時間)，同步時鐘信號再去觸發本地參考信號的產生，從而逐步減小接收信號與本地參考信號的時間差，直至時間差為零，從而完成對接收信號的同步。

利用本同步方法的同步元件的內部邏輯結構由乘法計算單元(201)、本地參考信號發生單元(202)、功率譜估計算法單元(203)、負頻率域最大值尋找單元(204)、正頻率域最大值尋找單元(205)、減法計算單元(206)和同步時鐘信號產生單元(207)組成。各部分的連接關系為：本地參考信號發生單元(202)的輸出端連接到乘法計算單元(201)的一個輸入端，乘法計算單元(201)的另一個輸入端是本元件的輸入信號；乘法計算單元(201)的輸出端與功率譜估計算法單元(203)的輸入端相連，功率譜估計算法單元(203)的輸出同時與正頻率域最大值尋找單元(205)和負頻率域最大值尋找算法單元(204)的輸入端連接，正頻率域最大值尋找單元(205)和負頻率域最大值尋找算法單元(204)的輸出端分別與減法計算單元(206)的兩個輸入端連接，減法計算單元(206)的輸出連接到同步時鐘信號產生單元(207)的輸入端，同步時間信號單元(207)的輸出引出兩個頭，其中一個頭連接到本地參考信號發生單元(202)的輸入端，另一個頭作為本發明元件的輸出端。

所述的元件的輸出端的輸出信號就是同步時鐘信號，同步時鐘信號用于使接收機中的信號采樣時間和CHIRP信號發生時間與發射端之間同步。

所述的輸入信號是本發明元件以外產生的并輸入到該元件輸入端的信號。

所述的功率譜估計器是完成對信號功率的頻譜的計算，該信號功率譜估計的計算方法是成熟技術。

本發明的實質與實際效果