专利名称：基于分数傅里叶变换的高频域能量集中度同步方法
技术领域：
本发明涉及的是一种频域集中度较高的时频联合同步方法。
背景技术：
同步技术作为通信系统中的关键技术，直接影响通信系统的性能。早期的同步方法为时域同步方法，它利用同步信号的自相关性，在接收端采用相关运算进行处理，通过搜索相关峰值实现同步。现代无线通信系统中由于经常存在频率偏移，所以多采用时频联合同步方法。为了解决现代时频同步方法的时频同步性能差、系统复杂度高的问题，2009年沙学军等人提出一种基于分数傅里叶变换的时频联合同步方法，并申请了专利(公开专利号CN101707580 A)。其做法是串接两个切普信号作为同步信号并发射；接收端接收所述同步 信号，并对所述同步信号进行分数傅里叶变换，检测分数域幅度谱的两个峰值位置，计算与无时偏、无频偏同步信号分数域峰值位置的差值，将两个差值通过公式计算得到系统准确的时偏和频偏,并据此调整系统时间窗位置和本地载波频率,实现时频联合同步。虽然这种同步信号的时域波形连续，但却存在频率跳跃点，这将使整体通信信号的频谱展宽，从而影响整体通信信号的频域能量集中度，使通信系统的频带利用率降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种同步信号时域波形连续，频率变化平滑，在保证时频同步性能和降低系统复杂度的前提下，能解决因同步信号存在频率跳变而使整体通信信号频谱展宽的问题的基于分数傅里叶变换的高频域能量集中度同步方法。本发明的目的是这样实现的串接三个切普信号作为同步信号，并将所述同步信号在发射端发射；接收端接收发射的同步信号，并对接收的同步信号进行分数傅里叶变换，得到分数域幅度谱；检测所述分数域幅度谱上的三个峰值位置，与无时偏、无频偏的峰值位置进行比较，获得偏移差；根据所述偏移差计算系统的时偏和频偏；根据所述系统的时偏和频偏，调整系统时间窗位置和本地载波频率,实现同步。本发明还可以包括I、所述三个切普信号在连接处频率平滑过渡，其时域表达式为
sin ^2nf0t + 2π (5/Γ) i2 J，O < < Γ/4^(/) = < sin+ 2πΒ -2π[Β/Τ)(2 —(π5Γ/4)]，Τ/4< <3Τ/4
sm^2Ttf0t-4πΒ + 2π(Β/Τ) ζ +2π5Γ] ，3Τ/4< <Τ或
权利要求
1.一种基于分数傅里叶变换的高频域能量集中度同步方法，其特征是串接三个切普信号作为同步信号，并将所述同步信号在发射端发射；接收端接收发射的同步信号，并对接收的同步信号进行分数傅里叶变换，得到分数域幅度谱；检测所述分数域幅度谱上的三个峰值位置，与无时偏、无频偏的峰值位置进行比较，获得偏移差；根据所述偏移差计算系统的时偏和频偏；根据所述系统的时偏和频偏，调整系统时间窗位置和本地载波频率，实现同止
2.根据权利要求I所述的基于分数傅里叶变换的高频域能量集中度同步方法，其特征是所述三个切普信号在连接处频率平滑过渡，其时域表达式为 sin ^2π/0 + 2π(Β/Τ) 2 ]’ 0<t<T/4s(t) = < sin[27^/ + 2τιΒ -2π(Β/Τ) 2 -(π5Γ/4)]，T/4<t<3T/4 sin[2π/0/-4nBt十2%{BjT)/2 + 2%BT]，3T/4<t <T 或· 8 η[2π/0/-2π(5/Γ)Γ]，0<t<T/4 s(i) = <-2πΒ + 2π(Β/Τ) 2 +(π5Γ/4)],Τ/4< <3Τ/4sm^2nf0t+ 4πΒ -2π(Β/Τ) 2 +2π5Γ],3Τ/4< <Τ 其中fo为在载波频率，B为同步信号的调频带宽，T为同步信号的时间长度。
3.根据权利要求2所述的基于分数傅里叶变换的高频域能量集中度同步方法，其特征是所述对接收的同步信号进行分数傅里叶变换是阶数为P = arccot (kT/fs)/( π /2)的分数傅里叶变换，其中P为分数傅里叶变换阶数，k为切普信号的调频率，T为同步信号的时间长度，fs为采样率，arccot O为反余切函数。
4.根据权利要求3所述的基于分数傅里叶变换的高频域能量集中度同步方法，其特征是无时偏、无频偏的三个峰值出现的位置分别为 U1 = -2 Ji f0sin α U2 = (2 Ji f0+2 Ji B) sin α U3 = -(2 Ji f0-4 Ji B) sin a 其中f。为载波频率，B为同步信号的调频带宽，α为分数傅里叶变换角；检测所述分数域幅度谱上的三个峰值位置，与无时偏、无频偏的峰值位置进行比较，获得相应的偏移差ΔΝ1 厶队和ΛΝ3。
5.根据权利要求4所述的基于分数傅里叶变换的高频域能量集中度同步方法，其特征是所述偏移差计算系统的时偏和频偏是将所述偏移差AN1,八队和八队带入方程 AN1= Atfscosa-AfTsina AN2= Δ tfscos a + Δ fTsin a Δ N3 = Δ tfscos a - Δ fTsin a 经过计算得到系统的时偏At和频偏Af分别为
6.根据权利要求5所述的基于分数傅里叶变换的高频域能量集中度同步方法，其特征是所述根据所述系统的时偏和频偏，调整系统时间窗位置和本地载波频率，是用时偏At和频偏Af对接收端进行调整，当At为正时，向右移动时间窗，当At为负时，向左移动时间窗；当Af为正时，提高本地载波频率，当Af为负时，降低本地载波频率，从而实现时频联合同步。
全文摘要
本发明提供的是一种基于分数傅里叶变换的高频域能量集中度同步方法。串接三个切普信号作为同步信号，并将所述同步信号在发射端发射；接收端接收发射的同步信号，并对接收的同步信号进行分数傅里叶变换，得到分数域幅度谱；检测所述分数域幅度谱上的三个峰值位置，与无时偏、无频偏的峰值位置进行比较，获得偏移差；根据所述偏移差计算系统的时偏和频偏；根据所述系统的时偏和频偏，调整系统时间窗位置和本地载波频率，实现同步。针对现代调频通信系统所采用的同步方法中，同步信号频域能量集中度低，影响系统同步精度的问题，提供了一种基于分数傅里叶变换的同步方法。适用于通信信号传输的同步。
文档编号H04L27/26GK102724155SQ20121015230
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者周彬, 孙志国, 杨鹏, 郭黎利 申请人:哈尔滨工程大学