一种基于自相关差分相关的时间同步方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于自相关差分相关的时间同步方法。本方法为：1）接收端将长L的本地同步序列l右移Nd位并生成一长度为L的序列l_off；2）从待同步序列头部截取长L的序列r1与序列l相关得到corr1；3）从该待同步序列的第Nd位截取长L的序列r2与序列l_off相关得到corr2；4）将corr1与corr2相关得到该待同步序列第一个点的相关结果；5）将该待同步序列每次右移1位更新序列r1、r2；然后相关计算更新corr1和corr2并计算剩余点的相关结果；6）选取相关结果大于设定阈值或最大的若干点作为同步点进行验证，确定出同步序列，对该待同步序列进行时间同步。本发明适应性强且性能增益高。
【专利说明】一种基于自相关差分相关的时间同步方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种时间同步方法，尤其涉及一种基于自相关差分相关的时间同步方法；属于通信领域，尤其是无线通信领域
【背景技术】
[0002]目前通信系统中经常要对数据进行时域自/互相关处理来确定同步数据。通常时间同步都是对已知序列做自/互相关处理，这里的已知序列就是指的同步序列，即发送的是已知信息(同步序列)和通信数据，接收的序列就是待同步序列，需要利用本地序列和待同步序列中包含的同步序列的相关性来进行同步。
[0003]目前的时间同步基本原理主要有直接自相关、差分相关以及两者之间的结合。直接自相关指的直接将接收的数据与本地预存序列进行相关，相关结果的峰值对应最佳定时时刻。差分相关指的是发送的数据包含两段相同的相距一定间隔的同步序列，接收时将一段数据与其该间隔后的一段序列进行相关，相关结果的峰值对应最佳定时时刻。两者相结合则是指分别将接收数据和本地预存序列差分相关后，再相关，相关结果的峰值对应最佳定时时刻。
[0004]以上均利用了同步序列的选取准则——良好的自相关特性和互相关特性。
[0005]在低频偏场景下，一般使用直接自相关方法。
[0006]在中高频偏场景下，现有经典方法为分段相关自相关，然后将各段相关结果进行非相关叠加(直接求和)或差分相关叠加(相邻的两段结果互相关后叠加)，详见《CELLSEARCH ROBUST TO INITIAL FREQUENCY OFFSET IN WCDMA SYSTEMS)), June Moon andYong-Hwan Lee0分段指的是对接收序列和本地预存序列均分段，在段内进行相关。如果本地序列长度为L，则从接收序列中截取一段长为L的序列，再分别对本地序列和截取序列分为N段，即每段长度为L/N，对截取序列中的每段与对应的本地序列的分段进行相关。
[0007]低频偏场景下，使用直接自相关方法可以达到最好性能，因为该方法的相关结果最好，但是该方法要求频偏很低，频偏稍大时，性能会急剧恶化。性能的恶化体现在理想相关峰值的降低，其它假峰值变大，导致漏检率提高。而实际通信中，低频偏场景很少，特别是直接自相关方法的最佳工作频偏环境特别少。
[0008]经典的分段相关自相关方法虽然在中高频偏场景下性能比直接自相关方法性能好，而且在低频偏场景下较后者而言，性能只下降3dB左右，但由于是分段相关，人为减小了同步序列的长度，从而损失了性能增益。
【发明内容】
[0009]本发明提出一种新的同步方法，既能在低频偏场景下达到与直接自相关方法相近的性能，也即性能上限，又能在中高频偏场景下，将现有经典算法的性能提高3dB左右，达到低频偏场景下的同步性能，也即达到性能上限。
[0010]也即本发明提出的方法在一定频偏范围内(不是太大时，比如频偏小于8.5kHz，最佳频偏为O~6.5kHz)对频偏不敏感。
[0011]本发明提出的优化方法是在同步基本原理基础上，与现有方法相区分后，在不增加明显复杂度情况下，对接收数据与本地预存序列以及两者的移位序列分别共轭相关后，再将共轭相关结果进行共轭相乘作为最终相关结果，因为本发明的处理可以起到抵抗一定频偏的作用(公式和仿真结果中都得到了体现)，因此不需要分段来抵抗频偏，从而不损失性能增益，详见图1。
[0012]所谓自相关是自己和自己相关，互相关是自己和别人相关，用接收序列和本地序列相关，一般认为是两者对齐时是自相关，因为认为接收序列中包含本地序列(忽略噪声和频偏影响的话)，对齐时相关值会比较大；互相关其实指的是但接收序列和同步序列没有对齐时，两者的相关实际上是用不包含本地序列的接收序列和本地序列相关，此时相关值会比较小。相关指共轭点乘后求和，得到一个值。
[0013]本发明的技术方案为:
[0014]一种基于自相关差分相关的时间同步方法，其步骤为:
[0015]I)接收端将本地同步序列I右移Nd位并生成一长度为L的序列l_off ；L为本地同步序列I的长度；
[0016]2)从接收的待同步序列头部截取长度为L的序列rl ；
[0017]3)将该序列rl与本地同步序列I进行相关计算，得到corrl ；
[0018]4)从该待同步序列的第Nd位开始截取长度为L的序列r2 ；
[0019]5)将该序列r2与所`述序列1_ο--进行相关计算,得到corr2 ；
[0020]6)将corrl与corrf进行相关计算，得到该待同步序列第一个点的最终相关结果corr (I)；
[0021]7)将该待同步序列每次右移I位后分别更新序列rl和序列r2 ;然后按照步骤3)和5)进行相关计算,更新corrl和corr2并计算该待同步序列剩余可进行相关计算点的最终相关结果corr (i)；
[0022]8)选取最终相关结果大于设定阈值的点或最终相关结果最大的若干点作为同步点进行验证，根据验证的同步点确定出该待同步序列中的同步序列，对该待同步序列进行时间同步。
[0023]进一步的,所述Nd的范围为O~L/2,所述待同步序列的频偏越大，Nd值越大。
[0024]进一步的,所述待同步序列的频偏小于8.5kHzο
[0025]进一步的，所述待同步序列的频偏为OHz~6.5kHzο
[0026]进一步的，生成所述序列l_off的方法为:将本地同步序列I进行循环右移Nd位，得到所述序列l_off。
[0027]进一步的，生成所述序列l_off的方法为:将本地同步序列头部补Nd个零，得到所述序列l_off。
[0028]进一步的，生成所述序列l_off的方法为:将本地同步序列I右移Nd位然后在尾部补充Nd长度零或噪声,得到所述序列l_off。
[0029]进一步的，所述可进行相关计算点的最终相关结果为该待同步序列第I个到第Ρ-L+l个点的最终相关结果。
[0030]本发明的理论支撑如下:[0031]接收序列与本地预存序列(本地预存的就是同步序列，接收序列就是接收的全部序列，即待同步序列，只不过需要在接收序列中截取长度等于本地序列的序列来与之相关，相关值最大时意味着截取的序列正好就是发送的同步序列。)直接相关得到如下序列，即corrl序列:
[0032]
【权利要求】
1.一种基于自相关差分相关的时间同步方法，其步骤为: 1)接收端将本地同步序列I右移Nd位并生成一长度为L的序列l_off；L为本地同步序列I的长度； 2)从接收的待同步序列头部截取长度为L的序列rl； 3)将该序列rl与本地同步序列I进行相关计算，得到corrl； 4)从该待同步序列的第Nd位开始截取长度为L的序列r2； 5)将该序列r2与所述序列1_ο--进行相关计算，得到corr2； 6)将corrl与corr2进行相关计算，得到该待同步序列第一个点的最终相关结果corr(l)； 7)将该待同步序列每次右移I位后分别更新序列rl和序列r2;然后按照步骤3)和5)进行相关计算，更新corrl和corr2并计算该待同步序列剩余可进行相关计算点的最终相关结果corr⑴； 8)选取最终相关结果大于设定阈值的点或最终相关结果最大的若干点作为同步点进行验证，根据验证的同步点确定出该待同步序列中的同步序列，对该待同步序列进行时间同步。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述Nd的范围为O~L/2，所述待同步序列的频偏越大，N d值越大。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述待同步序列的频偏小于8.5kHz。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于所述待同步序列的频偏为OHz~6.5kHzο
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于生成所述序列1_ο--的方法为:将本地同步序列I进行循环右移Nd位，得到所述序列l_off。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于生成所述序列1_ο--的方法为:将本地同步序列头部补Nd个零,得到所述序列l_off。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于生成所述序列1_ο--的方法为:将本地同步序列I右移Nd位然后在尾部补充Nd长度零或噪声，得到所述序列l_off。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述可进行相关计算点的最终相关结果为该待同步序列第I个到第Ρ-L+l个点的最终相关结果。
【文档编号】H04L7/00GK103812632SQ201410032113
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】周维, 邓敬贤, 李锡忠 申请人:北京锐安科技有限公司