增强宽带D2D系统同步方法和系统与流程

本发明涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种提升ofdm系统的同步性能系统同步方法和系统，更确切的说，涉及一种通过增强宽带d2d提升ofdm系统的同步性能的方法、装置及终端。

背景技术：

本发明对于背景技术的描述属于与本发明相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本发明的

技术实现要素：
，不应理解为发明人明确认为或推定发明人认为是本发明在首次提出发明的发明日的现有技术。

终端直通模式(devicetodevice，后面简称d2d)是指两个或两个以上的移动台之间直接通信，不经过基站或网络转发。在网络覆盖无法达到的区域，d2d模式可支持移动台之间实现有效地通信。d2d通信技术作为4g/5g通信技术的一种补充，近期获得了重要发展。和4g/5g通信方式相同的是，d2d通信技术也采用了ofdm作为通信系统的核心技术，这是因为ofdm具有较好的抗多径和快衰落的能力，而且频谱效率高，是高速无线通信系统的理想技术。不过，因为ofdm对收发同步有较高的要求，同步对整个ofdm系统的接收性能影响大，特别是d2d这种两个移动设备直通方式中，相对于基站的大功率发射，移动设备发射功率更小，如<27dbm，所以接收机对同步的要求更高。

在各种ofdm系统中，同步问题主要包括载波同步、符号同步和采样同步三个部分。载波同步是实现接收设备的相干解调。符号同步的目的是使接收设备确定每个ofdm符号的起止时刻，即确定准确的fft窗位置，并进一步实现帧同步。采样同步包括采样定时同步和样频率同步，采样定时同步是为了使接收设备确定每个采样符号的起止时刻，采样频率同步则是为保证使接收设备具有相同的采样频率而设计的。

在实际应用中，d2d网络内和d2d网络外的各种干扰都是随机出现的，对接收机同步工作提出很高的要求。系统为了获得准确的同步，一般把同步分为两个阶段，捕获阶段和跟踪阶段。捕获阶段的目的就是要尽快地进行时域和频域偏差估计，跟踪阶段则是锁定并跟踪各种偏差的变化。而捕获阶段一般又细分粗同步和细同步。在粗同步模式下，同步模块将各较大的初始偏差减少到一个较小的范围。而在细同步时同步器将各偏差变量的剩余误差(减去粗同步阶段偏差量后)减小到系统所要求的范围。ofdm系统中，符号粗同步应首先完成，以确定正确的符号起始位置；然后才能进行去除循环前缀，载波频率同步与跟踪，分数频偏估计与补偿等操作。

理想情况下，基于导频的方法可以快速实现符号粗同步。但是如果系统工作频率范围内存在较强的窄带干扰，就容易造成载波粗同步失败，从而导致解调无法正常进行，小区搜索失败，会大大降低接收机的灵敏度。由于这类干扰存在于带内，一般用陷波滤波器可以减少其影响。

如上所述，在d2d通信系统中，由于需要收发模块精确同步，接收模块容易受到各种窄带干扰而不能实现符号粗同步，特别是导频信号附近引入了强干扰，导致无法粗同步，从而引起解调失败。通过采用该发明，可以大大改善d2d设备在干扰环境中的性能，同时可以简化接收机的软、硬件设计，降低系统成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种增强宽带d2d系统同步的方法。

第一方面，本发明提供了一种增强宽带d2d系统同步的方法，包括：接收步骤，接收模数转换的数字信号；粗同步运算步骤，数字信号进行粗同步运算；尖峰数据处理步骤，如果粗同步失败，则进行尖峰数据处理；迭代步骤，经尖峰数据处理的数据再次返回粗同步运算步骤，所述粗同步运算步骤的最大迭代次数为常数k；输出步骤，输出粗同步运算成功的数字信号。

优选地，所述尖峰数据处理包括：时频变换步骤,将输入的时域数字信号转换为频域数字信号；尖峰排序步骤，对全部频域数字数据进行搜索，并得到由大到小依次排序的表示前k个功率峰值序列pk[p1，...,pk]，该功率峰值序列pk内各峰值对应的频率构成fk[f1，...,fk]；削峰处理步骤，对功率峰值序列pk[p1，...,pk]依次进行削峰处理,得到频域数字信号序列pk’；频时变换步骤，将频域数字信号序列pk’依次转换为时域信号。

优选地，所述削峰处理步骤包括：比对步骤，将标记的干扰频率的功率值pk与门限值pt比对；降值步骤，如果干扰频率的功率值pk大于门限值pt，则将干扰频率fk及其附近频率的功率值置0，或者设置为门限值pt的1/10。

优选地，所述门限值pt为，对时频变换步骤得到频域数据取均方根，以均方根值的2倍作为门限值pt。

优选地，所述常数k的取值范围为5～10中的任一整数。

第二方面，本发明实施例提供了一种增强宽带d2d系统同步的装置，包括：

接收模块，接收模数转换的数字信号；粗同步运算模块，数字信号进行粗同步运算；尖峰数据处理模块，如果粗同步失败，则进行尖峰数据处理；迭代模块，经尖峰数据处理的数据再次返回粗同步运算步骤，所述粗同步运算步骤的最大迭代次数为常数k；输出模块，输出粗同步运算成功的数字信号。

优选地，所述尖峰数据处理模块包括：时频变换单元,将输入的时域数字信号转换为频域数字信号；尖峰排序单元，对全部频域数字数据进行搜索，并得到由大到小依次排序的表示前k个功率峰值序列pk[p1，...,pk]，该功率峰值序列pk内各峰值对应的频率构成fk[f1，...,fk]；削峰处理单元，对功率峰值序列pk[p1，...,pk]依次进行削峰处理,得到频域数字信号序列pk’；频时变换单元，将频域数字信号序列pk’依次转换为时域信号。

优选地，所述削峰处理单元包括：比对单元，将标记的干扰频率的功率值pk与门限值pt比对；降值单元，如果干扰频率的功率值pk大于门限值pt，则将干扰频率fk及其附近频率的功率值置0，或者设置为门限值pt的1/10。

第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项方法的步骤。

本发明实施例具有如下有益效果：

本发明实施例提供的的方法中，本发明的解决d2d等宽带无线通信系统在受到窄带干扰的情况下，符号粗同步困难的问题，提出数据迭代消除干扰法，提高ofdm系统的同步性能，从而提高设备的接收性能。本发明保护的就是这种消除干扰的方法。

附图说明

图1示出了接收射频信号的接收机的模块框图；

图2示出了本发明的增强宽带d2d系统同步的方法的步骤流程图；

图3示出了本发明的增强宽带d2d系统同步的装置的框图；

图4示出了改进的接收射频信号的接收机的同步处理的模块框图；

图5示出了改进的接收射频信号的接收机的同步处理的流程图；

图6示出了本发明的增强宽带d2d系统同步的方法的尖峰数据处理步骤s12的流程图；

图7示出了本发明的增强宽带d2d系统同步的装置的尖峰数据处理单元的框图；

图8示出了本发明的增强宽带d2d系统同步的方法的尖峰数据处理步骤s12中削峰处理步骤s123的流程图；

图9示出了本发明的增强宽带d2d系统同步的装置的尖峰数据处理模块的削峰处理单元的框图；

图10示出了本发明的尖峰处理单元(spur_deal)的工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

接收机过程如图1所示。图1示出了接收射频信号的接收机的模块框图。射频信号输入经过射频前端模块(fem)和模数转换单元(adc)进入数字接收模块。在数字接收模块中分为两个路径，一路进入主fft通路，另一路进入粗同步模块(csync)。csync模块实现粗同步后将计算结果传输给fft模块确定初始开窗位置。在此过程中，如果信号中存在较强的窄带干扰，会导致粗同步单元csync失败，进而导致fft开窗及后续解调失败。

这类窄带干扰可能来自外界电台发射，也可能是系统自身的干扰，如现在移动终端中cpu，ddr的主频越来越高，各种数字信号的高次谐波甚至工作频率已经落入到了无线工作频率内，高速数字信号带来的干扰，是一定存在的，而且是在很宽的带宽范围内会出现大量的窄带干扰。对于d2d这类系统来说，工作频率范围是已经事先确定好的，一旦有这类干扰落入带内，传统的办法是通过陷波滤波器滤除。这种方式虽然可以减轻或消除窄带干扰对粗同步的影响，但是由于是在系统工作频率范围内，所以也会滤除一部分有效子载波，从而导致解调性能下降。并且需要事先对干扰频率进行检测，针对特定干扰频率设计陷波滤波器。当干扰频点不止一个，而是多个时，陷波滤波器设计会变得过于复杂甚至无法实现。并且，对于采用时域粗同步的系统来说，为实现粗同步，要求同步载波信号功率明显强于数据载波信号。在存多经干扰较多的环境中，某些窄带干扰信号幅度和同步子载波信号强度差不多，这时仍然会导致同步失败，接收机可能根本监测不到有干扰信号出现。

实施例1

图2示出了本发明的增强宽带d2d系统同步的方法的步骤流程图。

s10：接收步骤，接收模数转换的数字信号。

射频信号输入依次经过射频前端模块(fem)和模数转换单元(adc)进入数字接收模块，在数字接收模块中分为三个路径，一路进入快速傅里叶变换单元(fft1)通路，一路进入粗同步单元(csync)，另外新增一路进入到尖峰处理单元(spur_deal)。

s11：粗同步运算步骤，数字信号进行粗同步运算。

数据进入粗同步单元(csync)进行运算后，如果粗同步成功，则数据进入快速傅里叶变换单元(fft1)，傅里叶变换单元(fft1)输出的数据再进入精细同步单元(fsync)，进行精确同步，同步信息输出给时序控制单元(tcu)，调整快速傅里叶变换单元(fft1)采样窗口位置，从而提供有效数据给后面的解调单元(demod)实现数据解调。

s12：尖峰数据处理步骤，如果粗同步失败，则进行尖峰数据处理。

如果粗同步失败，另一路模数转换单元(adc)输入的信号进入尖峰处理单元(spur_deal)进行数据处理。

s13：迭代步骤，经尖峰数据处理的数据再次返回粗同步运算步骤，所述粗同步运算步骤的最大迭代次数为常数k。该常数k根据时值性和性能来确定。所述常数k的取值范围为5～10中的任一整数。

如果粗同步失败，另一路模数转换单元(adc)输入的信号进入尖峰处理单元(spur_deal)进行数据处理，处理后的数据再重新输出到粗同步模块(csync)，再次进行数据粗同步，直到同步成功，或检测次数达到最大迭代次数k而同步失败。

s14：输出步骤，输出粗同步运算成功的数字信号。

后续等待重新输入待处理信号开始新一轮的处理。

与图2所示方法相对应于的，图3示出了本发明的增强宽带d2d系统同步的装置的框图。所述增强宽带d2d系统同步的装置包括：

接收模块，接收模数转换的数字信号；

粗同步运算模块，数字信号进行粗同步运算；

尖峰数据处理模块，如果粗同步失败，则进行尖峰数据处理；

迭代模块，经尖峰数据处理的数据再次返回粗同步运算步骤，所述粗同步运算步骤的最大迭代次数为常数k；

输出模块，输出粗同步运算成功的数字信号。

此外，图4示出了改进的接收射频信号的接收机的同步处理的模块框图。图5示出了图4所示改进的接收射频信号的接收机的同步处理的流程图。

实施例2

图6示出了本发明的增强宽带d2d系统同步的方法的尖峰数据处理步骤s12的流程图。

所述尖峰数据处理步骤s12包括：

s121：时频变换步骤,将输入的时域数字信号转换为频域数字信号；

s122：尖峰排序步骤，对全部频域数字数据进行搜索，并得到由大到小依次排序的表示前k个功率峰值序列pk[p1，...,pk]，该功率峰值序列pk内各峰值对应的频率构成fk[f1，...,fk]；

s123：削峰处理步骤，对功率峰值序列pk[p1，...,pk]依次进行削峰处理,得到频域数字信号序列pk’。

s124：频时变换步骤，将频域数字信号序列pk’依次转换为时域信号。

与图6所示方法相对应于的，图7示出了本发明的增强宽带d2d系统同步的装置的尖峰数据处理单元的框图。

所述尖峰数据处理模块包括：

时频变换单元,将输入的时域数字信号转换为频域数字信号；

尖峰排序单元，对全部频域数字数据进行搜索，并得到由大到小依次排序的表示前k个功率峰值序列pk[p1，...,pk]，该功率峰值序列pk内各峰值对应的频率构成fk[f1，...,fk]；

削峰处理单元，对功率峰值序列pk[p1，...,pk]依次进行削峰处理,得到频域数字信号序列pk’；

频时变换单元，将频域数字信号序列pk’依次转换为时域信号。

参照图4和图5，尖峰处理单元(spur_deal)由三部分组成，分别是快速傅里叶变换单元2(fft2)，尖峰去除单元(spur_remove),快速傅里叶逆变换单元(ifft)模块。

其中，快速傅里叶变换单元2(fft2)的作用是，把输入的时域信号转换为频域信号；尖峰去除单元(spur_remove)是把尖峰排序并且按照门限进行削峰处理；ifft的功能是把频域信号再转换为时域信号并送到csync中。

图10示出了本发明的尖峰处理单元(spur_deal)的工作流程图。

具体地说，尖峰处理单元(spur_deal)对输入数字基带信号做fft变换到频域，然后对fft后的频域数据搜索若干个最大的峰值，从大到小依次记录为p1，...pn，各峰值对应的频率记录为f1，...fn。如果粗同步csync成功，则数据进行快速傅里叶变换(fft1)，fft1输出的数据再进入精细同步单元fsync，进行精确同步；同步信息输出给时序控制单元tcu调整fft1采样窗口位置，从而提供有效数据给后面的解调单元实现数据解调。

如果粗同步csync不成功，将标记的干扰频率f1的幅值和干扰门限值ft比对，如果小于门限值ft，则系统判断此干扰不影响系统同步操作，不做处理；如果超过门限值，设置峰值p1对应的频率f1及其附近的6个子载波信号置0，或设置为门限值的1/10，同时检测次数加1；然后对更新后的结果作ifft变换，送入粗同步单元csync重新同步。

如果粗同步csync成功，则执行后续操作，否则对fft2结果中峰值p2对应频率f2附近的子载波值置0，或设置为门限值的1/10。

重复上述过程直到同步成功，或检测次数达到最大迭代次数k而同步失败。所述粗同步运算步骤的最大迭代次数为k。

在此处理过程中，由于fft2和ifft会产生一定的延时，这个延时可以由时序控制单元tcu计算并提供给后续的处理单元使用。

实施例3

图8示出了本发明的增强宽带d2d系统同步的方法的尖峰数据处理步骤s12中削峰处理步骤s123的流程图。

所述削峰处理步骤s123包括：

s1231：比对步骤，将标记的干扰频率的功率值pk与门限值pt比对；所述门限值pt为，对时频变换步骤得到频域数据取均方根，以均方根值的2倍作为门限值pt。

s1232：降值步骤，如果干扰频率的功率值pk大于门限值pt，则将干扰频率fk及其附近频率的功率值置0，或者设置为门限值pt的1/10。

与图8所示方法相对应于的，图9示出了本发明的增强宽带d2d系统同步的装置的尖峰数据处理模块的削峰处理单元的框图。

所述削峰处理单元包括：

比对单元，将标记的干扰频率的功率值pk与门限值pt比对；

降值单元，如果干扰频率的功率值pk大于门限值pt，则将干扰频率fk及其附近频率的功率值置0，或者设置为门限值pt的1/10。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的“单元”或“模块”的划分，仅仅为一种逻辑功能的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个“单元”或“模块”可以结合或者可以集成为一个“单元”或“模块”实现相应的功能。或者一个“单元”或“模块”分解为多个共同实现相应的功能。本发明实施例中的“单元”或“模块”可以是能够独立完成或与其他部件配合完成特定功能的软件和/或硬件，其中硬件例如可以是fpga(field－programmablegatearray，现场可编程门阵列)、ic(integratedcircuit，集成电路)等，在此不再一一赘述。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任一实施例方法的步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、dvd、cd-rom、微型驱动器以及磁光盘、rom、ram、eprom、eeprom、dram、vram、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米装置(包括分子存储器ic)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。

本发明实施例还提供了一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述任一实施例方法的步骤。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。