[發(fā)明專利]并行處理TDS?OFDM定時同步方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710218929.5
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN107104917A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜斌;包建榮;李陽光;唐向宏;劉超;王天樞
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 杭州千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司33246
• 代理人: 周希良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種并行處理TDS-OFDM定時同步方法。

背景技術(shù)

全數(shù)字接收機中最重要組成部分為定時同步環(huán)路，對系統(tǒng)性能有重要影響。定時同步環(huán)路結(jié)構(gòu)一般分為兩類：前饋結(jié)構(gòu)和反饋結(jié)構(gòu)。前饋結(jié)構(gòu)和反饋結(jié)構(gòu)中定時誤差檢測器又可分為：數(shù)據(jù)輔助和非數(shù)據(jù)輔助。其中，基于反饋結(jié)構(gòu)的Gardner定時同步環(huán)路不需輔助數(shù)據(jù)，每個符號只需2個采樣，且獨立于載波相位，實現(xiàn)復(fù)雜度較低，在實際中普遍使用。但反饋定時環(huán)路性能分析較為復(fù)雜，目前大多設(shè)計及仿真結(jié)果均在給定環(huán)路參數(shù)及結(jié)構(gòu)下得到，且參數(shù)選取缺乏系統(tǒng)理論支持，通常是在仿真及實際應(yīng)用過程中通過試探不同取值組合得到，對于結(jié)構(gòu)和取值是否可進一步優(yōu)化不確定。且諸多文獻在對Gardner定時環(huán)路性能多是以一階環(huán)路為基礎(chǔ)的，對二階環(huán)路沒太多分析及重視，另外，以往仿真結(jié)果都只是驗證了環(huán)路設(shè)計在特定參數(shù)選取和應(yīng)用場景下的有效性，而對環(huán)路整體捕獲及跟蹤性能沒進一步分析及論述。

針對上述問題，利用數(shù)字鎖相環(huán)理論對基于Gardner非數(shù)據(jù)輔助定時誤差檢測器反饋定時環(huán)路詳盡分析，給出定時同步環(huán)路參數(shù)的詳細(xì)設(shè)計及其依據(jù)，為實際應(yīng)用中定時環(huán)路的設(shè)計提供參考依據(jù)。

傳統(tǒng)同步技術(shù)采用帶匹配濾波器閉環(huán)定時同步算法，則每支路均需完成匹配濾波。并行n路匹配濾波，需對應(yīng)n個匹配濾波器，資源使用量大，故用FPGA實現(xiàn)難度較大；而采用插值濾波器，其結(jié)構(gòu)簡單，資源使用量少，可用較少資源實現(xiàn)并行定時同步。

串行和并行定時同步兩種算法在具體硬件實現(xiàn)時有較大不同。串行定時同步算法可先扣除或添加高倍時鐘周期后，分頻恢復(fù)符號時鐘。但其不可在并行處理上使用，若扣除某個時鐘周期，則會丟少量比特，嚴(yán)重影響系統(tǒng)同步性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有符號定時同步方法不能同時具有低復(fù)雜度、高誤碼性能及快速同步的缺陷與不足，提供一種同步速度較快、性能較好的符號定時快同步方法——并行處理TDS-OFDM定時同步方法，以便廣泛應(yīng)用于適合低信噪比傳輸?shù)牡孛鏌o線應(yīng)急通信、衛(wèi)星與電力線通信等數(shù)字通信領(lǐng)域。

本發(fā)明并行處理TDS-OFDM定時同步方法，依次采用以下方法實現(xiàn)：并行TDS-OFDM定時同步插值方法，并行TDS-OFDM定時誤差檢測方法，并行TDS-OFDM插值控制的實現(xiàn)方法。

本發(fā)明并行處理TDS-OFDM定時同步方法包括以下步驟：接收的模擬信號經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字信號；利用已有方法(此方法可借鑒“楊林,龔克,楊知行.正交頻分復(fù)用調(diào)制系統(tǒng)中保護間隔的填充方法:中國,CN1334655A[P].2002-02-06.”)通過PN序列填充保護間隔，形成TDS-OFDM幀信號；將信號分配至多條串行通路，增加并行路數(shù)；并行輸入信號經(jīng)過插值過程，算出內(nèi)插基點m_k與內(nèi)插分?jǐn)?shù)間隔u_k，確定內(nèi)插點位置m；內(nèi)插點的采樣值及相鄰的兩個采樣值，由數(shù)據(jù)濾波后輸出的同向與正交分量，經(jīng)加減乘計算，算出定時誤差信號；誤差信號經(jīng)環(huán)路濾波，并相應(yīng)更新相位步長值，確定新的內(nèi)插基點與分?jǐn)?shù)間隔；不斷循環(huán)反饋調(diào)節(jié)，判決內(nèi)插點所在的最佳位置，再經(jīng)定時誤差檢測，可得每路定時誤差；對每路定時誤差求和，得平均定時誤差，進而可得信號在最佳采樣時刻的近似，實現(xiàn)符號定時同步。

優(yōu)選的，并行TDS-OFDM定時同步插值方法依次采用以下步驟實現(xiàn)：

步驟1.1.設(shè)外界輸入的接收信號為y(t)，且y(t)表示為時間與數(shù)值均連續(xù)的模擬信號，將其不同幅度值對應(yīng)不同整數(shù)，量化為y(n)；將y(n)由PN序列填充保護間隔，形成TDS-OFDM幀信號y₁(n)，且y(n)與y₁(n)表示為時間連續(xù)數(shù)值離散的數(shù)字信號；將y₁(n)分配至N₁條并行路數(shù)，N₁為自然數(shù)，且大于等于2；

步驟1.2.將y₁(n)與信道分別以不同間隔采樣，經(jīng)以下步驟1.2.1和1.2.2，完成插值過程，經(jīng)數(shù)據(jù)濾波后，輸出內(nèi)插點附近的選通樣值y(k)，y(k-1/2)和y(k-1)。其中，k表示符號數(shù)，y(k)與y(k-1)分別為第k個和第(k-1)個符號選通值，y(k-1/2)為第k個和第(k-1)個選通值之間的樣值；