本發(fā)明涉及一種基于同步序列的無線通信高精度幀同步方法，屬于無線通信技術(shù)。

背景技術(shù)：

在無線通信技術(shù)中，尤其是以正交頻分復(fù)用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm)技術(shù)為代表的具有固定幀結(jié)構(gòu)的調(diào)制方案，發(fā)射端和接收端必須在空口上進(jìn)行無線幀在時間上的同步，即接收端確定發(fā)送端所發(fā)送的無線幀的起點(diǎn)位置，從而接收端能區(qū)分出整個無線幀各個不同傳輸符號的位置，為后續(xù)的解調(diào)做準(zhǔn)備。幀同步主要有基于循環(huán)前綴和基于同步序列的兩種方法，在基于同步序列的幀同步方法中：把接收到的基帶數(shù)據(jù)與本地存儲的同步序列進(jìn)行互相關(guān)，找到互相關(guān)輸出值的峰值即對應(yīng)著同步序列所對應(yīng)的位置，根據(jù)同步序列在整個無線幀中的位置，從而推出無線幀的起點(diǎn)。

為了與無線幀的結(jié)構(gòu)相匹配，同步序列的長度一般較大；同時對于傳輸速率要求高的系統(tǒng)，采樣率較高，那么系統(tǒng)的基帶數(shù)據(jù)速率大。為了減少互相關(guān)算法的計(jì)算次數(shù)，降低復(fù)雜度，目前的幀同步算法多會對基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣，然后進(jìn)行互相關(guān)。這樣雖然降低了復(fù)雜度，卻損失了幀同步的精度，給系統(tǒng)造成了一定的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了解決上述降低采樣率后做的幀同步(以下歸為粗同步)帶來的同步位置不精確的問題，同時盡量降低同步的復(fù)雜度，本發(fā)明提出了一種基于同步序列的無線通信高精度幀同步方法，相比于粗同步僅僅加入復(fù)雜度很低的模塊即可在粗同步基礎(chǔ)上，獲得精確的幀同步位置。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于同步序列的無線通信高精度幀同步方法，用于在無線通信系統(tǒng)中，對無線幀中的同步序列進(jìn)行檢測，高精度地確定無線幀起始位置，解決無線通信中無線幀時域上的精確定時同步問題，同時克服一般精同步所帶了的資源消耗大的問題；具體包括如下步驟：

(1)對接收到的基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，消除非同步序列信號的干擾；采用基于循環(huán)前綴或基于同步序列的幀同步方法進(jìn)行粗同步，得到粗同步位置(即粗同步所定位到的同步序列在接收數(shù)據(jù)幀中的起點(diǎn)位置)，存儲根據(jù)粗同步位置得到的原始同步序列，該原始同步序列的長度為l個點(diǎn)；

(2)將原始同步序列起點(diǎn)往前的第n個點(diǎn)開始的、長度為l+2n+1的數(shù)據(jù)作為基帶數(shù)據(jù)，存儲該基帶數(shù)據(jù)；

(3)對l點(diǎn)的原始同步序列和l+2n+1點(diǎn)的基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算(進(jìn)行2n+1互相關(guān))，該互相關(guān)計(jì)算未對原始同步序列進(jìn)行降采樣，因此包含了原始同步序列的所有信息，提高了精確同步位置的精度；

(4)搜索互相關(guān)結(jié)果的峰值，并找到該峰值對應(yīng)的位置，即得到對應(yīng)的序號；互相關(guān)結(jié)果的序號從基帶數(shù)據(jù)的起點(diǎn)算起，對應(yīng)的序號為1～2n+1；將找到的峰值對應(yīng)的位置轉(zhuǎn)換成偏置，即在序號上減n，所以偏置的范圍為(-n，n)；

(5)將粗同步位置與偏置相加，結(jié)果即為最終的精同步位置。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中，n為粗同步最大誤差的絕對值，即粗同步最大誤差為±n；因此，我們在定位基帶數(shù)據(jù)時，只要在原始同步序列前后分別擴(kuò)大n個點(diǎn)即可包含所有可能的同步序列，所以在做l點(diǎn)互相關(guān)計(jì)算時，必定能夠找到峰值。

本發(fā)明中，首先，對基帶數(shù)據(jù)的起始位置和長度做了一定要求，使得取出的基帶數(shù)據(jù)能夠完全覆原始同步序列的范圍；其次，在進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算時，采用了完整的原始同步序列，使得互相關(guān)計(jì)算利用了原始同步序列的全部采樣點(diǎn)信息，確保了精同步的精確度；另外，我們將偏置理解為精同步位置與粗同步位置的差距，將粗同步位置與偏置相加，即可得到精同步位置。

需要注意的是，本發(fā)明在系統(tǒng)的發(fā)送端，必須嚴(yán)格發(fā)送具有固定幀格式的無線信號，并且同步序列在幀格式中的位置不能變動

有益效果：本發(fā)明提供的基于同步序列的無線通信高精度幀同步方法，具有如下有點(diǎn)，本精同步算法在傳統(tǒng)的粗同步的基礎(chǔ)上，精確求出粗同步位置與實(shí)際同步位置之間的偏差，從而算出精同步點(diǎn)，與粗同步相比僅僅添加了2n+1次l點(diǎn)互相關(guān)，資源消耗極低，同步精度極高；本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，同步效果明顯，算法復(fù)雜度低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施流程圖；

圖2為本發(fā)明存儲的基帶數(shù)據(jù)的范圍示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合ltesiso系統(tǒng)對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

ltesiso系統(tǒng)采用嚴(yán)格地幀格式，系統(tǒng)一個無線幀分為10ms，每個無線幀分為10個子幀，每個子幀分為2個時隙，每個時隙中包含7個ofdm符號，每個符號采用2048點(diǎn)ifft調(diào)制，加上循環(huán)前綴，一個無線幀共有307200個點(diǎn)，系統(tǒng)采樣率為30.72msamples/s，同步序列加在無線幀的第一個ofdm符號上，長度l為2048，這里的同步序列選擇pss序列，帶寬為0.465mhz，發(fā)射機(jī)必須嚴(yán)格按照幀格式并持續(xù)發(fā)送帶有pss序列的無線幀，接收機(jī)才能進(jìn)行后續(xù)的精同步。

在接收端，經(jīng)過下變頻，由adc獲取基帶數(shù)據(jù)，首先應(yīng)用低通濾波器濾除同步序列頻帶外的干擾信號，消除對后續(xù)同步算法的影響，經(jīng)過低通濾波器的信號同時分給兩個模塊：粗同步模塊和基帶數(shù)據(jù)存儲模塊，粗同步模塊的選擇較多，目前主要基于降采樣(可以選擇降采樣16倍)基帶數(shù)據(jù)之后進(jìn)行互相關(guān)得到粗同步位置，此時的互相關(guān)器的長度為l除以降采樣倍數(shù)，這里為128，該算法會產(chǎn)生一定的誤差；基帶數(shù)據(jù)存儲模塊是根據(jù)粗同步位置，存儲同步序列所在范圍內(nèi)的基帶數(shù)據(jù)，但不知道同步序列的起點(diǎn)位于所存儲基帶數(shù)據(jù)的哪一點(diǎn)。

存儲數(shù)據(jù)之后，進(jìn)行l(wèi)點(diǎn)的自相關(guān)，這里進(jìn)行2n+1次互相關(guān)，在降采樣16倍的情況下，最大誤差為8，所以n＝8，共進(jìn)行17次l點(diǎn)互相關(guān)。

互相關(guān)之后進(jìn)行峰值的搜索，找到峰值對應(yīng)的坐標(biāo)，0～2n+1，轉(zhuǎn)換成偏置，-n～n，再將粗同步位置與偏置相加，即可得到最終的精同步的位置。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于同步序列的無線通信高精度幀同步方法，首先對基帶信號進(jìn)行低通濾波，之后分別進(jìn)行粗同步和數(shù)據(jù)存儲，粗同步輸出帶有一定誤差的同步位置，數(shù)據(jù)存儲是為了后續(xù)進(jìn)行精同步做數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，精同步的要點(diǎn)是進(jìn)行了非降采樣下的互相關(guān)，利用了同步序列的所有信息，因而能夠得到最精確的同步位置。本發(fā)明幀同步精度極高，適用于具有固定幀格式的無線通信系統(tǒng)。

技術(shù)研發(fā)人員：高君慧;黃志超;曹凡;姜培文;金石
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.09
技術(shù)公布日：2017.07.14