[發明專利]一種全雙工通信系統的快速定時同步方法

在審

• 申請號: 201410308546.3
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104022862A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 朱維紅;田曉亮;熊海良;丁少威;王凱;楊寶華;羅璐璐
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04L5/14;H04W56/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術領域

本發明涉及一種全雙工通信系統的快速定時同步方法，具體是涉及一種延時相乘的PN碼同步捕獲方法。

背景技術

定時同步是全雙工通信系統的關鍵技術之一，定時同步的性能直接影響著通信質量。無線通信的定時同步算法主要分為3類：基于訓練序列同步算法、基于循環前綴同步算法和盲同步算法，目前最常用的就是基于訓練序列的同步算法。基于訓練序列的同步算法的經典算法中多采用PN碼序列作為訓練序列，對PN碼同步捕獲的性能決定了定時同步的質量。很多學者對PN碼同步捕獲做了大量的研究，例如，河北大學的李彩霞，鄭曉坤和韓曉霞等老師在河北大學學報(自然科學版)上發表的《OFDM定時同步算法》(ISSN1000-1565，Vol.31,No.6,November2011,31(6))提出的同步算法中采用了滑動相關法捕獲PN碼，使用滑動相關法，當兩個PN碼的相位差或時間差很大時，其相對滑動速度很慢，以至于搜索定時同步點的時間過長，尤其是對長PN碼的捕獲時間過長，不得不采用一些特殊的較短的碼序列；另外，采用滑動相關每個采樣點都需要進行長度為一個PN碼的乘加運算，運算量比較大。

發明內容

本發明針對以上缺陷和不足，提出一種全雙工通信系統的快速定時同步方法，該方法與傳統方法相比在準確捕獲的前提下，速度更快，運算量更小，而且硬件實現更簡單。

本發明方法是通過下述具體技術方案來實現的。

一種全雙工通信系統的快速定時同步方法，由以下系統實現，該系統包括延時單元、乘法運算單元1、閾值比較單元1、乘法運算單元2、閾值比較單元2和本地PN碼產生單元，其中：

延時單元，完成對接收信號的延時，延時時間為一個PN碼的周期；

乘法運算單元1，完成對原接收信號和延時后的接收信號進行逐點相乘運算；

閾值比較單元1，完成接收信號和接收信號的延時乘法運算(對應采樣點相乘運算)后，統計這一個PN碼周期長度個乘法運算值中大于設定閾值的數量；

本地PN碼產生單元，完成產生和接收信號中完全相同的PN碼；

乘法運算單元2，對延時單元中一個PN碼周期長度的接收信號和本地產生的PN碼做乘法(對應采樣點相乘)運算；

閾值比較單元2，統計乘法運算單元2出來的相乘值中大于設定閾值的數量；

該方法步驟如下：

(1)發射端組幀

發射端在一幀數據的幀頭部分加入兩個完全相同的PN碼序列作為導頻信號，PN碼周期長度為K；

(2)設定閾值和大于閾值數量的臨界值

根據系統仿真和實際測試，設置乘法(對應采樣點相乘)運算后的判決閾值為corr_threshold，設定一個PN碼周期長度K個相乘值中大于閾值的數量的臨界值為N；

(3)接收信號延時乘法運算

對接收信號延時一個PN碼周期K，并接收信號做延時后的信號和原接收信號做乘法(對應采樣點相乘)運算；

(4)閾值比較統計

比較乘法(對應采樣點相乘)運算后的值和閾值corr_threshold的大小，統計在一個PN碼長度K個乘法值中大于閾值corr_threshold的數量為M；

(5)延時信號和本地PN碼乘法運算

如果統計的數量M超過設定的臨界值N，再用延時的信號和本地產生的PN碼做乘法(對應采樣點相乘)運算，執行步驟(6)，否則如果統計的數量M不大于設定的臨界值N，重新返回第(3)步；

(6)定時同步點判決

比較步驟(5)乘法運算后的乘法值和閾值corr_threshold的大小，并統計一個PN碼長度K個乘法值中大于閾值corr_threshold的數量為L，如果統計數量L仍大于臨界值N，就找到定時同步點，定時同步完成，否則重新返回第(3)步。

所述PN碼是具有與白噪聲類似的自相關性質的+1和-1所構成的雙極性編碼序列。

本發明所提供定時同步方法，巧妙利用了PN碼自相關特性和噪聲的隨機特性實現了定時同步，大大減少乘法次數，降低了運算量和復雜度，采用閾值比較的方式，無需進行累加運算，可以快速準確找到定時同步點。

附圖說明

圖1是本發明發射端組幀時一幀數據的結構圖，幀頭部分包括2個完全相同的PN碼序列，其中每個PN碼序列的長度都為K，成幀后發射。

圖2是本發明方法中接收端PN碼捕獲過程的結構框圖。