本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，尤其涉及航空航天飛行器的無(wú)線通信設(shè)備，是一種單載波系統(tǒng)中基于前導(dǎo)序列的定時(shí)誤差估計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

隨著通信業(yè)務(wù)量的高速增長(zhǎng)，對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)的傳輸速率提出更高的要求。伴隨著傳輸速率的提升，各種高階調(diào)制方式得到應(yīng)用，然而高階調(diào)制解調(diào)門限的局限性導(dǎo)致系統(tǒng)靠各種物理手段來(lái)彌補(bǔ)能量損失，例如增大發(fā)射功率，以提升接收機(jī)的信噪比達(dá)到最佳接收，其衍生對(duì)功放的要求更加苛刻，同時(shí)由于高階調(diào)制的幅度包絡(luò)不恒定，導(dǎo)致功放效率降低，因此在現(xiàn)階段進(jìn)行高速信息傳輸時(shí)，一般采用ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，正交頻分復(fù)用)和單載波qpsk兩種方式，其中ofdm技術(shù)對(duì)載波同步比較敏感，而且papr(peak-to-averagepowerratio，峰均功率比)較大；而單載波qpsk技術(shù)相比不存在papr問(wèn)題，而且不需要昂貴的顯性功率放大器，對(duì)載波同步不是特別敏感，同時(shí)可以采用信道糾錯(cuò)編譯碼、頻域均衡等方式來(lái)有效降低多徑引起的數(shù)據(jù)干擾。同時(shí)單載波qpsk方式相對(duì)于ofdm、高階調(diào)制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，魯棒性更高，系統(tǒng)更趨于穩(wěn)健。

無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域的核心問(wèn)題之一即為同步，其包含定時(shí)同步和載波同步。一般地，定時(shí)同步分盲同步和基于訓(xùn)練的先驗(yàn)同步兩種方式?；谟?xùn)練的先驗(yàn)同步采用類擴(kuò)頻模式構(gòu)建前導(dǎo)序列或訓(xùn)練序列，基于擴(kuò)頻碼同步方式進(jìn)行定時(shí)誤差信號(hào)估計(jì)，及采用與符號(hào)相關(guān)的已知波形與接收信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，即滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算，就會(huì)在符號(hào)同步的位置出現(xiàn)前導(dǎo)序列的累積相關(guān)峰值，由于前導(dǎo)序列的相關(guān)性，其相關(guān)輸出具有以最大相關(guān)峰值為中心的偶對(duì)稱特性，即最大相關(guān)峰值一般處于該符號(hào)間隔的中點(diǎn)，兩邊的相關(guān)值對(duì)稱逐漸降低，如果實(shí)際抽樣位置偏離峰點(diǎn)位置，就可根據(jù)早-遲門同步估計(jì)器來(lái)進(jìn)行定時(shí)誤差信息估計(jì)，并通過(guò)反饋控制使得下次同步誤差減小，約定遲抽樣點(diǎn)相關(guān)值為p1，早抽樣點(diǎn)相關(guān)值為p2，定時(shí)誤差經(jīng)過(guò)歸一化后取值為0、-1或1等三種狀態(tài)，僅能識(shí)別定時(shí)調(diào)整的方向，而不能表征定時(shí)同步調(diào)整的步進(jìn)范圍和基于系統(tǒng)采樣時(shí)鐘的定時(shí)誤差歸一化偏移量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種基于前導(dǎo)序列的定時(shí)誤差估計(jì)方法，用以解決傳統(tǒng)定時(shí)誤差估計(jì)不能表征定時(shí)同步調(diào)整的步進(jìn)范圍和基于系統(tǒng)采樣速率的定時(shí)誤差歸一化偏移量的難題，使得定時(shí)同步調(diào)整步進(jìn)在有效的范圍內(nèi)能夠快速趨于收斂。

本發(fā)明的發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于前導(dǎo)序列的定時(shí)誤差估計(jì)方法，包含以下步驟：

步驟1)、設(shè)置匹配抽取濾波器的抽取因子為m＝n-1，將adc采樣后的輸入數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)匹配抽取濾波器降低采樣速率，即滑動(dòng)相關(guān)信號(hào)采樣速率fcorr＝2^n-mfsymbol，n為自然數(shù)，m為正整數(shù)n＞m，且n≥3，fsymbol為信號(hào)符號(hào)速率；

步驟2)、由前導(dǎo)序列滑動(dòng)相關(guān)器對(duì)匹配抽取濾波器的輸出結(jié)果進(jìn)行基于已知前導(dǎo)序列的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算；

步驟3)、對(duì)峰值門限檢測(cè)器設(shè)定門限閥值，由峰值門限檢測(cè)器對(duì)滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算的輸出進(jìn)行判決，輸出相關(guān)峰值并標(biāo)記峰值位置；

步驟4)、以標(biāo)記的峰值位置為中心點(diǎn)，設(shè)定傅里葉變換窗口長(zhǎng)度為覆蓋4個(gè)tsymbol的時(shí)間長(zhǎng)度，對(duì)窗口長(zhǎng)度內(nèi)的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算的輸出值進(jìn)行傅里葉蝶形變換，其中tsymbol＝1/fsymbol；

步驟5)、對(duì)傅里葉蝶形變換輸出結(jié)果進(jìn)行頻域相位運(yùn)算其中rimag為傅里葉蝶形變換輸出的虛部，rreal傅里葉蝶形變換輸出的實(shí)部，r→0為極小值；

步驟6)、對(duì)頻域相位運(yùn)算進(jìn)行映射輸出，輸出定時(shí)誤差估計(jì)值映射關(guān)系為：其中取傅里葉蝶形變換輸出的第一個(gè)值。

進(jìn)一步，步驟6)還包含對(duì)頻域相位運(yùn)算進(jìn)行歸一化處理，輸出定時(shí)誤差歸一化偏移量映射關(guān)系為：

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本方法能依據(jù)定時(shí)誤差估計(jì)值限定定時(shí)同步調(diào)整的步進(jìn)范圍，調(diào)整范圍為且調(diào)整方向依據(jù)的正負(fù)進(jìn)行選擇，較傳統(tǒng)算法只有歸一化三個(gè)樣本值有了進(jìn)一步細(xì)化，縮小了步進(jìn)范圍，利于定時(shí)同步快速收斂。

2、基于系統(tǒng)采樣速率的定時(shí)誤差歸一化偏移量能有效表征偏移定時(shí)最佳采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，特別地，在突發(fā)通信的定時(shí)同步開環(huán)設(shè)計(jì)中能在前導(dǎo)序列的持續(xù)時(shí)間結(jié)束后對(duì)有效的業(yè)務(wù)信息快速進(jìn)行采樣點(diǎn)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)定時(shí)的粗同步，簡(jiǎn)化定時(shí)同步算法實(shí)現(xiàn)，且降低了定時(shí)同步的時(shí)間開銷。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例中定時(shí)誤差估計(jì)方法的流程框圖；

圖2為實(shí)施例中窗口設(shè)定及傅里葉蝶形變換時(shí)序示意圖；

圖3為實(shí)施例中頻域相位運(yùn)算示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)施例一種基于前導(dǎo)序列的定時(shí)誤差估計(jì)方法的流程如下：(1)匹配抽取濾波器

經(jīng)過(guò)adc采樣后的輸入數(shù)字信號(hào)，采樣速率為fsample，(fsample＝2ⁿfsymbol，fsymbol為信號(hào)符號(hào)速率，n為自然數(shù))，由匹配抽取濾波器對(duì)輸入數(shù)字信號(hào)進(jìn)行降低采樣速率(即滑動(dòng)相關(guān)信號(hào)采樣速率fcorr)。其中匹配抽取濾波器的抽取因子定義為m＝n-1，則n＞m，且n≥3。為簡(jiǎn)化傅里葉蝶形變換所需的資源量，設(shè)定匹配抽取后一個(gè)信號(hào)符號(hào)內(nèi)有2個(gè)采樣點(diǎn)，即n＝m+1。

(2)前導(dǎo)序列滑動(dòng)相關(guān)器

前導(dǎo)序列滑動(dòng)相關(guān)器對(duì)匹配抽取濾波器的輸出結(jié)果進(jìn)行基于已知前導(dǎo)序列的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算，其中前導(dǎo)序列具有恒定幅值零自相關(guān)的特性，一般地，前導(dǎo)序列在m序列、cacac序列、frank序列或chu序列中進(jìn)行選擇。

(3)峰值門限檢測(cè)器

設(shè)定峰值門限檢測(cè)器的門限閥值，由峰值門限檢測(cè)器對(duì)前導(dǎo)序列滑動(dòng)相關(guān)器輸出的滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算進(jìn)行判決，輸出相關(guān)峰值并標(biāo)記峰值位置。

(4)窗口設(shè)定及傅里葉蝶形變換

以標(biāo)記的峰值位置為中心，設(shè)定傅里葉蝶形變換窗口長(zhǎng)度，窗口長(zhǎng)度需覆蓋4個(gè)tsymbol(tsymbol＝1/fsymbol)的時(shí)間長(zhǎng)度，則傅里葉變換點(diǎn)數(shù)為4×2^n-m，根據(jù)設(shè)定的n、m的關(guān)系則傅里葉變換點(diǎn)數(shù)為8，對(duì)窗口長(zhǎng)度內(nèi)的滑動(dòng)相關(guān)值進(jìn)行傅里葉蝶形變換并輸出。時(shí)序相關(guān)示意圖如附圖2所示。

(5)頻域相位運(yùn)算

對(duì)傅里葉蝶形變換輸出結(jié)果(rreal+jrimag)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。運(yùn)算流程見(jiàn)附圖3所示，由實(shí)部rreal累加極小值r→0參與運(yùn)算，可隨機(jī)設(shè)定，輸出頻域相位運(yùn)算且

(6)定時(shí)誤差映射輸出

對(duì)頻域相位運(yùn)算進(jìn)行映射輸出，輸出定時(shí)誤差估計(jì)值即為當(dāng)前定時(shí)采樣值與最佳定時(shí)采樣值的偏移量，映射關(guān)系為：其中取傅里葉蝶形變換輸出的第一個(gè)值。

或者對(duì)頻域相位運(yùn)算進(jìn)行歸一化處理，輸出定時(shí)誤差歸一化偏移量映射關(guān)系為：為在采樣速率為fsample時(shí)定時(shí)誤差的歸一化偏移量，表征偏移定時(shí)最佳采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。