基于多角度分数阶相关协同的同步捕获与跟踪方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线通信领域。
【背景技术】
[0002] 同步是移动通信的关键技术之一，其目的是实现收发两端的信号在时间上步调一 致，它直接影响着通信的质量。因此，如何实现稳定、可靠、准确的同步是通信系统中首要解 决的问题。在数字通信中，信息流往往是W-个或几个码元组成一帖来传送。接收端必须 知道运些帖的起止时刻，否则无法正确恢复信息。同步的目的就是给出帖的开头和结尾的 标记，在接收端根据运些标记来设别出运一帖。运些标记往往用一些特殊的码组来表示，例 如己克码、PN序列、Zadoff-化U序列等。
[0003] 现有同步方法通常基于传统相关运算，实际工程应用中通常是利用设定检测口限 的方法来寻找相关函数的峰值W获取同步信息。为了提高检测概率和降低虚警概率，往往 要求同步信号的相关函数具有精锐的特性。然而，在检测过程中由于信道的影响，计算得到 的同步信号的相关函数并不是如预期的是一个尖锐的峰值，所W很难准确找到同步。此外， 若欲提高同步精度需要提高信号的采样频率，运样会大大增加系统的计算开销。
【发明内容】
[0004] 本发明是为了实现同步码的快速同步捕获和精确同步跟踪，从而提供一种基于多 角度分数阶相关协同的同步捕获与跟踪方法。 阳〇化]基于多角度分数阶相关协同的同步捕获与跟踪方法，它由W下步骤实现：
[0006] 步骤一、接收端确定同步捕获参数，所述捕获参数包括分数阶相关器的旋转角度 a。。。、比较器的检测口限Vth和相位捜索控制模块输出同步码相位的变化量AT。。。；
[0007] 同时，接收端确定同步跟踪参数，所述同步跟踪参数包括分数阶相关器的旋转角 度atf。、相位捜索控制模块输出同步码相位的变化量ATtt。和本地同步码的超前和滞后量 T化3,且2Ttra《Te;Te为码元宽度；
[0008] 同步捕获过程：
[0009] 步骤二、采用捕获参数控制模块根据步骤一中所确定捕获参数，将接收信号r(t) 与本地同步码通过分数阶相关器，计算出两者在旋转角度为a。。。的分数阶相关函数峰值 Vacq;
[0010]步骤=、将步骤二中分数阶相关器的输出值V。。。送给口限比较器，并判断分数阶相 关器的输出值V。。。是否小于检测口限Vth; W11] 当V。。。小于检测口限Vth时，则本地同步码的相位和接收到的同步码的相位不同， 口限比较器输出一个信号给同步码相位捜索控制模块，在相位捜索控制模块的控制下，本 地同步码产生器改变输出同步码的相位状态，同步码相位的变化量为AT。。。;若改变后的 本地同步码的相位状态仍与接收同步码的相位状态不同，n限比较器继续输出一个信号给 相位捜索控制模块，使相位捜索控制模块再一次改变本地参考同步码的相位；
[0012] 直至本地参考同步码的相位状态趋近于接收同步码的相位状态时，分数阶相关器 的输出V。。。超过检测口限Vth，即完成同步码的同步捕获，转入同步跟踪过程；
[001引 同步跟踪过程：
[0014] 步骤四、将接收信号分成=路，跟踪参数控制模块根据步骤一中所确定的跟 踪参数，将其中两路信号分别与本地参考同步码的超前码C(t-T'd+TtJ和滞后码 C(t-T'd-Ttr。）进行旋转角度为atr。的分数阶相关运算；
[0015] 将另一路信号与本地参考同步码C(t-T'd)进行旋转角度为atf。的分数阶相关 运算，其中T'd是对接收同步码未知时延量Td的估计值，经包络检波后送给判决器用于 信息数据恢复；
[0016] 步骤五、将步骤四中超前和滞后相关支路的输出经包络检波送给加法器，产生误 差信号；并将该误差信号经过一个低通滤波器进行滤波，W平滑噪声对同步跟踪的影响；
[0017] 并判断该误差信号是否为正，如判断结果为是，则执行步骤五一；如果判断结果为 否，则执行步骤五二；
[0018] 步骤五一、则本地同步码的超前码的相位状态比滞后码的相位状态更趋近接收同 步码的相位状态，则在相位捜索控制模块的控制下，使本地同步码产生器输出同步码的相 位状态进行超前调整，相位调整的变化量为AT tf。；
[0019] 若调整后误差信号仍为正，相位捜索控制模块再一次超前调整本地参考同步码的 相位，直到本地参考同步码的相位状态趋近接收同步码的相位状态，则实现了同步码的同 女^里艮臣宗；
[0020] 步骤五二、则本地同步码的滞后码的相位状态比超前码的相位状态更接近接收同 步码的相位状态，相位捜索控制模块将滞后调整本地参考同步码的相位，直到本地参考同 步码的相位状态趋近接收同步码的相位状态，则实现了同步码的同步跟踪。
[0021] 本发明基于不同旋转角度下分数阶自相关函数的峰值相同、尖锐程度不同的特 点，根据系统信号参数和性能指标通过旋转角度来选择尖锐程度不同的分数阶自相关函数 用于通信信号同步码的同步捕获和跟踪，即通过旋转角度选择峰值相对较宽的分数阶相关 函数进行同步码的快速捕获，然后再利用旋转角度对应的峰值较尖锐的分数阶相关函数来 实现同步码的精确跟踪。与传统基于经典相关的同步方法相比，该方法时钟抖动减小，对定 位等信号处理有贡献。此外，对系统误码性能有一定的改善。
【附图说明】
[0022] 图1是不同旋转角度下矩形脉冲信号的分数阶自相关函数仿真示意图；
[0023] 图2是不同旋转角度下己克码的分数阶自相关函数仿真示意图；
[0024] 图3是在k= -1，W。= 4的情况下，不同旋转角度下线性调频信号的分数阶自相 关函数仿真示意图；
[00巧]图4是在q= 4,Nzc= 7, 1 = 0的情况下，不同旋转角度下Zadoff-化U序列的分 数阶自相关函数仿真示意图；
[0026] 图5是同步捕获系统原理不意图；
[0027] 图6是同步跟踪系统原理不意图；
[0028] 图7是基于经典相关和分数阶相关同步方法的误码率比较仿真示意图；
[0029] 图8是基于分数阶相关和经典相关的同步抖动比较仿真示意图；
[0030] 图9中基于分数阶相关和经典相关的同步跟踪抖动的方差比较仿真示意图；
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0031] 一、基于多角度分数阶相关协同的同步捕获与跟踪方法，它由W下 步骤实现：
[0032] 步骤一、接收端，根据系统性能指标及所选同步码的参数确定同步捕获过程中分 数阶相关器的旋转角度a。。。、比较器的检测口限Vth和相位捜索控制模块输出同步码相位 的变化量AT。。。;同时，确定同步跟踪过程中分数阶相关器的旋转角度atf。、相位捜索控制 模块输出同步码相位的变化量ATtf。和本地同步码的超前和滞后量Ttf。，且2 1T。。
[0033] 步骤二、在捕获参数控制模块根据步骤一中所确定捕获参数的作用下，将接收信 号r(t)与本地同步码通过分数阶相关器，计算出它们角度为a。。。的分数阶相关函数峰值 VacqO
[0034] 步骤S、将步骤二中分数阶相关器的输出V。。。送给口限比较器。当V。。/]、于检测 口限Vth时，说明本地同步码的相位和接收到的同步码的相位不同，n限比较器输出一信号 给同步码相位捜索控制模块，在相位捜索控制模块的作用下，本地同步码产生器改变输出 同步码的相位状态，相位的变化量为AI。。。。若改变后的本地同步码的相位状态仍与接收 同步码的相位状态不同，n限比较器继续输出一信号给相位捜索控制模块，使它再一次改 变本地参考同步码的相位，直到本地参考同步码的相位状态很接近接收同步码的相位状态 时，分数阶相关器的输出V。。。超过检测口限Vth，即认为实现了同步码的同步捕获，从而转入 同步跟踪。
[0035] 步骤四、待步骤=完成同步捕获后，将接收信号分成=路，在跟踪参数控制模 块根据步骤一中所确定跟踪参数的作用下，其中两路分别与本地参考同步码的超前码 C(t-T'd+TtJ和滞后码C(t-T'广TtJ进行atra角度的分数阶相关运算；另一路与 本地参考同步码C(t-T'd)进行角度为atf。的分数阶相关运算，其中T'd是对接收同 步码