专利名称：一种基于互相关和自相关级联的帧同步方法
技术领域：
本发明属于数字通信技术领域，具体涉及一种采用互相关和自相关级联的帧同步技术，该技术在接收信号中存在多径影响的情况下，仍然能够准确地估计出帧的起始位置。
背景技术：
在突发通信系统中，帧同步是接收端设计的关键技术。由于接收端无法准确得知物理层帧的起始位置，因而需要使用帧同步模块根据接收信号中的特定信息估计物理层帧的起始时刻。良好的帧同步算法能够抵抗噪声、载波频偏、多径等干扰因素的影响，达到较低的虚警概率和漏警概率，并实现精确同步。大多数通信系统中的帧同步采用相关的方法，利用接收信号中的特定信息进行相关运算，根据相关峰估计物理层帧的起始时刻。相关运算有互相关和自相关两种方法。互相关方法是指接收序列与本地存储的序列进行相关运算。这种方法能够得到脉冲状相关峰，有利于提闻巾贞同步的精确度，但是其相关峰值受载波频偏的影响大。而且在复杂多径信道下，由于信号能量分散，使得同步峰不再为理想的脉冲状，而是分散到多个峰，从而导致峰值降低，漏警概率增大。自相关方法是指接收序列与其自身的延迟序列进行相关运算。这种方法能够克服载波频偏对相关结果的影响，并合并多径能量，但其相关结果往往呈平台状，检测受高斯噪声的干扰较大，不够精确。
发明内容
本发明为了克服了现有技术的不足，提供了一种联合互相关和自相关的帧同步方法，将互相关和自相关级联实现同步，该方法在接收信号中存在多径影响的情况下，仍然能够准确地估计出帧起始位置。本发明中的同步方法是针对多径信道而提出的，所以无论是有线网络或者无线网络中的各种多径信道都具有普适性。本发明的技术方案是，一种基于互相关和自相关级联的帧同步方法，其步骤为I)在发送端将长度为N的同步序列进行两次重复调制，作为物理层帧的帧头，通过信号发生器发送无线信号到接收端，所述接收端接收到无线信号并采样为离散序列；2)在接收端通过本地存储的同步序列对接收到的的离散序列进行滑动互相关操作，得到第一次相关输出序列；3)接收端通过对步骤2)中所述第一次相关输出序列进行滑动自相关操作，得到第二次相关输出序列；4)若任意时刻第一次相关输出序列中的样点值大于所设定的第一次相关输出的门限值，且第二次相关输出序列中的样点值大于所设定的第二次相关输出的门限值，则该时刻为物理层帧的起始时刻，完成帧同步。所述步骤4)若不满足某时刻满足第一次相关输出样点值大于门限1，且不满足第二次相关输出样点值大于门限2,则进行下一时刻序列样点的第一次相关和第二次相关的计算和门限判决，直至找到所述数字 传输物理层帧的起始时刻。设门限I和门限2分别为Thresl、Thres2，若对于某时刻n，满足序列中的样点C1(Ii) > Thresl且序列中的样点C2 (n) > Thres2，则认为采样时刻n为物理层帧的起始时刻；否则，继续计算Cjn+l)和(2(11+1)并进行门限判决，直到找到物理层帧的起始时刻。更进一步，所述步骤I)中，设长度为N的同步序列表示为Istl(I), S0(2),…，Stl(N)I,重复两次后形成序列为{s (I), s (2) s (2N)} = {s0(l), s0(2),…，S0(N), S0(I), S0 (2),…，s0(N)},作为物理层帧的帧头。更进一步，所述步骤2)中，设接收端接收到的的离散序列为r(n)，本地存储的同步序列即为I)中序列{8(1)，S (2)…，S (2N)}。滑动互相关操作方法为
权利要求
1.一种基于互相关和自相关级联的巾贞同步方法，其步骤为 .1)在发送端将长度为N的同步序列进行两次重复调制，作为物理层帧的帧头，通过信号发生器发送无线信号到接收端，所述接收端接收到无线信号并采样为离散序列； .2)在接收端通过本地存储的同步序列对接收到的的离散序列进行滑动互相关操作，得到第一次相关输出序列； .3)接收端通过对步骤2)中所述第一次相关输出序列进行滑动自相关操作，得到第二次相关输出序列； .4)若任意时刻第一次相关输出序列中的样点值大于所设定的第一次相关输出的门限值，且第二次相关输出序列中的样点值大于所设定的第二次相关输出的门限值，则该时刻为物理层帧的起始时刻，完成帧同步。
2.如权利要求I所述的基于互相关和自相关级联的帧同步方法，其特征在于，所述步骤4)若不满足某时刻第一次相关输出样点值大于门限1，且不满足第二次相关输出样点值大于门限2，则进行下一时刻序列样点的第一次相关和第二次相关的计算和门限判决，直至找到所述数字传输物理层帧的起始时刻。
3.如权利要求I或2所述的基于互相关和自相关级联的帧同步方法，其特征在于，设门限I和门限2分别为Thresl、Thres2，若对于某时刻n，满足序列中的样点C1(Ii) >门限Thresl且序列中的样点C2 (n) >门限Thres2，则认为采样时刻n为物理层帧的起始时刻；否则，继续计算Cjn+l)和C2(n+1)并进行门限判决，直到找到物理层帧的起始时刻。
4.如权利要求I所述的基于互相关和自相关级联的帧同步方法，其特征在于，所述步骤I)中，设长度为N的同步序列表示为Istl(I), Stl⑵，…，Stl (N)}，重复两次后形成序列为{s(l)，s (2)...，s (2N)} = Is0(I), S0 (2)，-, s0(N), s0(l), S0 (2),…，S0(N) }，作为物理层帧的帧头。
5.如权利要求I所述的基于互相关和自相关级联的帧同步方法，其特征在于，所述步骤2)中，设接收端接收到的的离散序列为r(n)，本地存储的同步序列即为步骤I)中序列{s(l)，s (2)…，s (2N)}，滑动互相关操作方法为
6.如权利要求I所述的基于互相关和自相关级联的帧同步方法，其特征在于，所述步骤3)的滑动自相关操作方法为
7.如权利要求I所述的基于互相关和自相关级联的帧同步方法，其特征在于，自相关操作中相关窗宽度W的选取与要合并的多径数目有关，即由多径信道特征决定。
8.如权利要求I所述的基于互相关和自相关级联的帧同步方法，其特征在于，所述同步序列采用m序列。·
全文摘要
本发明涉及基于互相关和自相关级联的帧同步方法，1)在发送端将长度为N的同步序列进行两次重复调制，作为物理层帧的帧头，通过信号发生器发送无线信号到接收端，所述接收端接收到无线信号并采样为离散序列；2)在接收端通过本地存储的同步序列对接收到的离散序列进行滑动互相关操作，得到第一次相关输出序列；3)接收端通过对步骤2)中所述第一次相关输出序列进行滑动自相关操作，得到第二次相关输出序列；4)若任意时刻第一次相关输出序列中的样点值大于所设定的第一次相关输出的门限值，且第二次相关输出序列中的样点值大于所设定的第二次相关输出的门限值，则该时刻为物理层帧的起始时刻，完成帧同步。
文档编号H04L1/00GK102638335SQ20121010210
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年3月2日
发明者吴毅凌, 宋诗琴, 李斗, 李红滨, 赵玉萍, 赵辉 申请人:北京三梯通网络技术有限公司, 北京大学