专利名称：基于线性调频信号的分数傅立叶变换域精确比特同步方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通信中的同步技术，具体涉及一种分数傅里叶域的同 步信号产生及接收方法。
技术背景现有的同步技术将巴克码加在每一个发送的信息信号(余弦信号)帧的前 面作为同步信号，在发射端，发送的信息信号添加同步信号后经过载波调制然后发射；在接收端使用余弦函数进行滑动窗判决，具体过程为以同步解调窗 (包含同步信号起点的一段信号)内的每一点分别作为起点，在接收到的信号 中提取与同步信号长度相等的一段信号与同步信号进行相关，提取相关后的峰 值并比较这些峰值，峰值最大处对应的同步解调窗的起点就是同步信号的起 点。采用本方法解调时存在严重的码间干扰，而且要想提高同步精度就需要提 高采样频率，这样就会大大增加计算量。分数傅立叶变换是一种广义的傅立叶变换，信号在分数阶傅立叶域上的表 示同时包含了时域和频域上的信息。分数傅立叶变换的积分形式定义为<formula>formula see original document page 3</formula>其中/W为信号的时域表达形式，FV(")为/(,)的p阶分数傅立叶变换，W 为p阶分数傅立叶变换域坐标，"=/^/2。当《 = "/2时^/( )为传统的傅立叶 变换。由于分数傅立叶变换是信号在一组正交的线性调频信号基上的展开，因 此分数傅立叶变换在某个分数阶傅立叶域中对给定的线性调频信号(切普信 号)具有最好的能量聚集特性，即一个切普信号在适当的分数阶傅立叶变换域 中将表现为一个冲击函数。其中切普信号的表达式为c(O = ^ exp {"外+ 2丌/0/ + ;r"2)} (0 S f S T)参数p。、 /。和^分别表示切普信号的初始相位、中心频率和调频率，j表 示切普信号的幅值，*与带宽^的关系为5 = ^，其中7为切普信号的时域宽度。而传统傅立叶变换的基函数为正弦波，因此切普信号在传统的傅立叶变换中不 会产生明显的能量聚集特性。在实际通信系统中，发射端发射的信号为实函数，取两个共轭的切普信号叠加，相位取o，使其成为余弦函数形式-c(O = (exp[/(2;r + "A/2)] + exp[-z'(2;r /0/ + ;r^2)]} / 2 =cos(2;r /0/ + ;r好2)结合图3 图6进行说明，切普信号在分数傅立叶域《 = -"/rcoU时产生最 佳的能量聚集特性，余弦信号则是在频域"-W2时产生最佳的能量聚集特性， 因此当切普信号产生最佳能量聚集时余弦信号不会同时具有最佳能量聚集特 性。发明内容本发明的目的是为了解决目前的同步技术解调时存在严重的码间干扰，以 及要想提高同步精度就需要提高采样频率，从而导致计算量大大增加的问题， 现提出基于线性调频信号的分数傅立叶变换域精确比特同步方法。本发明所述的分数傅立叶变换域精确比特同步方法的具体步骤为步骤一、根据发送的信息信号W)的码速率和功率确定切普信号的带宽、 码速率、同步码比特数和功率，从而确定扫描速度并确定切普信号的能量聚集 阶数"和峰值位置"；步骤二、将切普信号c(O加在每一个信息信号帧的前面作为同步信号，然 后发射；接收过程步骤三、对接收到的信号/(0进行P阶分数傅立叶变换得到信号FV("); 步骤四、信号尸/(")通过峰值位置判决得到信号/(0的峰值位置"'； 步骤五、计算时域同步位置差A^("-n')/cosa;步骤六、根据时域同步位置差A,调整接收信号的同步时间，使接收的信号 达到精确比特同步。本发明的优点是本发明利用切普信号在p阶分数傅立叶域上具有最佳能 量聚集的特性，同步信号用一个切普信号代替目前同步技术中余弦信号调制的 巴克码序列，将时域上能量的累积转换到分数傅立叶域上峰值处的累积，使切 普信号在分数傅立叶域上的峰值高度增加，从干扰噪声信号中分离出来。由于 发送的信息信号和同步信号分别采用余弦信号和切普信号，而余弦信号与切普信号具有不同的能量聚集阶数，因而解调时的码间干扰也降低了，所以能够很 容易的提取出同步信号。
图l是在信噪比为5c^高斯白噪声信道下的/;阶分数傅立叶变换域切普信 号的波形示意图，其中峰值最高的为切普信号,其余为噪声；图2是在信噪比 为0必-15必高斯白噪声信道下同步码速率为506/"，同步码长为56"时分别 采用现有同步技术和本发明的同步方法所达到的同步误差时间的示意图，其中 横坐标表示信噪比(单位6仿)，纵坐标表示同步误差时间(单位s)， 表示采用现有同步技术所达到的同步误差时间曲线，""^"""表示采用本发明 的同步方法所达到的同步误差时间曲线；图3是切普信号在p阶分数傅立叶域 的波形示意图，其中横坐标表示采样点，纵坐标表示幅度(PO;图4是切普 信号在频域的波形示意图，其中横坐标表示采样点，纵坐标表示幅度(F); 图5是余弦信号在p阶分数傅立叶域的波形示意图，其中横坐标表示采样点， 纵坐标表示幅度(PO;图6是余弦信号在频域的波形示意图，其中横坐标表 示采样点，纵坐标表示幅度(r)。
具体实施方式
具体实施方式
一本实施方式所述的分数傅立叶变换域精确比特同步方法 的具体步骤为 发射过程步骤一、根据发送的信息信号6(/)的码速率和功率确定切普信号的带宽、 码速率、同步码比特数和功率，从而确定扫描速度并确定切普信号的能量聚集 阶数"和峰值位置W;步骤二、将切普信号c(/)加在每一个信息信号帧的前面作为同步信号，然 后发射；接收过程步骤三、对接收到的信号/(,)进行p阶分数傅立叶变换得到信号FP/0^; 步骤四、信号FV(")通过峰值位置判决得到信号/W的峰值位置^; 步骤五、计算时域同步位置差步骤六、根据时域同步位置差"调整接收信号的同步时间，使接收的信号 达到精确比特同步。
权利要求
1、基于线性调频信号的分数傅立叶变换域精确比特同步方法，其特征在于它由以下步骤实现发射过程步骤一、根据发送的信息信号b(t)的码速率和功率确定切普信号的带宽、码速率、同步码比特数和功率，从而确定扫描速度并确定切普信号的能量聚集阶数α和峰值位置n；步骤二、将切普信号c(t)加在每一个信息信号帧的前面作为同步信号，然后发射；接收过程步骤三、对接收到的信号f(t)进行p阶分数傅立叶变换得到信号Fpf(u)；步骤四、信号Fpf(u)通过峰值位置判决得到信号f(t)的峰值位置n′；步骤五、计算时域同步位置差Δt＝(n-n′)/cosα；步骤六、根据时域同步位置差Δt调整接收信号的同步时间，使接收的信号达到精确比特同步。
全文摘要
基于线性调频信号的分数傅立叶变换域精确比特同步方法，它涉及一种无线通信中的同步技术，它是为了解决目前同步技术中存在严重码间干扰和提高同步精度导致的计算量大的问题。发射过程根据发送的信息信号b(t)的码速率、同步码比特数和功率确定切普信号的时长、带宽、码速率和功率，从而确定扫描速度并确定切普信号的能量聚集阶数α和峰值位置n，然后将切普信号c(t)加在每一个已经调制好的发送的信息信号帧的前面作为同步信号，经过发射端天线发射。接收过程接收到的信号f(t)进行p阶分数傅立叶变换和峰值位置判决得到信号f(t)的峰值位置n′，根据计算得到的时域同步位置差Δt；调整接收信号的同步时间，使接收的信号达到精确比特同步。本方法适用于数字通信系统中。
文档编号H04B7/26GK101330373SQ20081013686
公开日2008年12月24日 申请日期2008年8月1日 优先权日2008年8月1日
发明者张中兆, 徐玉滨, 沙学军, 温容慧, 旭 白, 蒋子天, 萍 陈 申请人:哈尔滨工业大学