一种多径信道下的符号同步方法
【专利摘要】本发明公开一种多径信道下的符号同步方法，该方法包括：S1.同时进行接收信号的自相关运算及接收信号与本地已知训练序列的互相关运算，锁定最强径；S2.对所述锁定的最强径进行前向搜索，得到FFT窗起始位置，完成符号同步。
【专利说明】—种多径信道下的符号同步方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，具体涉及一种多径信道下的符号同步方法。
【背景技术】
[0002]多径效应是高速无线通信系统面临的首要挑战。多径效应会造成符号间的串扰和信号的严重失真，必须在接收端通过均衡对弥散的信号星座点进行补偿。以块传输为特征的正交频分复用(OFDM)和单载波频域均衡(SC-FDE)是对抗多径的两个主流技术，它们借助快速傅里叶变换(FFT)将时域均衡转换到频域均衡，大大降低了硬件实现的复杂度，推动了高速无线通信技术的发展。在OFDM和SC-FDE系统中，准确可靠地确定FFT窗起始位置非常关键。在多径信道中，符号同步用于确定数据帧中的起始符号位置(确定FFT窗的起始位置)，对于突发包的捕获和误码性能至关重要。
[0003]在当前的通信系统(如WIFI和WIMAX)中，通常会加入训练序列来辅助符号同步的完成。例如，WIFI系统中把符号同步分为粗同步和精细同步两步，以确保同步的可靠性和准确性:粗同步基于短前导序列完成，而精细同步基于长前导序列完成，将自相关值与基于能量的动态阈值进行比较，判断符号同步的起始位置。另外一种常见的符号同步方法是基于互相关进行的，选择相关特性良好的序列作为训练序列，并将接收信号与本地训练序列进行相关运算，得到相关峰值，搜索第一个相关峰值从而完成符号定时。
[0004]基于自相关的符号同步方法存在的问题是:自相关峰值较为平坦，在符号同步点附近存在平坦区域，而且峰值下降速度较为缓慢，因此同步精度较低；基于互相关的符号同步方法存在的问题是:在多径存在时，互相关峰值的幅度将会下降，且出现多个峰值，不易确定第一径，导致同步可靠性下降。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是现有的符号同步方法在多径条件下的同步精度低、可靠性差的问题。
[0006]为此目的，本发明提出一种多径信道下的符号同步方法，该方法包括:
[0007]S1.同时进行接收信号的自相关运算及接收信号与本地已知训练序列的互相关运算，锁定最强径；
[0008]S2.对所述锁定的最强径进行前向搜索，得到FFT窗起始位置，完成符号同步。
[0009]其中，所述步骤SI包括:
[0010]Sll.进行接收信号的自相关运算，得到最强径所在区域，同时进行接收信号与本地已知的训练序列互相关运算；
[0011]S12.在所述最强径所在区域内，利用所述互相关运算的结果，锁定最强径。
[0012]其中，所述步骤Sll包括:
[0013]Sill.根据接收信号的强度，得到阈值Th，所述阈值Th的大小由接收信号的强度大小确定；[0014]S112.进行接收信号的自相关运算，所述自相关运算的结果为Pa(d)，得到最强径所在区域，所述最强径所在区域为|Pa(d) |2>Th的区域，同时进行接收信号与本地已知的训练序列互相关运算，所述互相关运算的结果为PJd)。
[0015]其中，所述步骤S12包括:
[0016]S121.在所述最强径所在区域内，记录IPJd) |2>Thl对应的互相关峰值，其中，Thl为预设的阈值；
[0017]S122.在多径最大保护间隔内，存储比所述记录的峰值更大的峰值；
[0018]S123.选择所述存储的峰值中最大的峰值为最强径。
[0019]其中，所述步骤S2包括:
[0020]对所述锁定的最强径进行前向搜索，判断是否存在前向多径，若存在前向多径，则定位第一径，若不存在前向多径，则最强径为第一径，所述第一径为FFT窗起始位置。
[0021]其中，所述前向搜索包括:从所述最强径出发，依次将最强径之前记录的互相关峰值的模值与最强径对应的峰值的模值进行比较，向前搜索的范围不超过多径最大保护间隔。
[0022]其中，所述判断是否存在前向多径包括:判断前向搜索得到的互相关峰值大于最强径对应峰值的α倍是否成立，其中，0〈α〈1，如果成立，则判定前向搜索得到的互相关运算的位置存在前向多径。
[0023]其中，所述定位第一径包括:通过前向搜索，遍历最强径的最大保护间隔内的所有互相关峰值，将满足条件的互相关峰值对应的位置定位为第一径，其中，所述条件包括:互相关峰值大于最强径对应峰值的α倍且互相关峰值对应的径是多径最大保护间隔内的第
一条径。
[0024]相比于现有技术，通过本发明提供的方法的有益效果是提高在多径条件下符号同步的精度及可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1示出了突发数据包的帧结构图；
[0027]图2示出了一种多径信道下的符号同步方法流程图。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]实施例1:
[0030]本实施例公开一种多径信道下的符号同步方法，适用于存在多径效应时的突发通信，且能在低信噪比时完成可靠同步定位。如图1所示，突发数据包Burst-Data前加训练序列构成突发数据包的帧，训练序列由两段完全一致的序列组成，即TSl和TS2。突发包的符号同步由训练序列完成。接收机借助接收信号和本地已知的训练序列进行互相关运算和自相关运算，联合估计出第一径时延，从而完成突发数据包的符号同步，如图2所示，该方法包括:
[0031]S1.同时进行接收信号的自相关运算及接收信号与本地已知训练序列的互相关运算，锁定最强径，最强径就是能量最强的多径，表现为互相关的模值最大；
[0032]S2.对所述锁定的最强径进行前向搜索，得到FFT窗起始位置，完成符号同步。
[0033]其中，所述步骤SI包括:
[0034]Sll.进行接收信号的自相关运算，得到最强径所在区域，同时进行接收信号与本地已知的训练序列互相关运算；
[0035]S12.在所述最强径所在区域内，利用所述互相关运算的结果，锁定最强径。
[0036]本实施例中，无线信道带给传输信号在频域上的线性失真可以等效为时域的多径效应。多径效应相当于传输信号和离散信道冲激响应的卷积。考虑噪声和符号定时误差的影响，接收机处的离散接收信号为:
【权利要求】
1.一种多径信道下的符号同步方法，其特征在于，该方法包括: 51.同时进行接收信号的自相关运算及接收信号与本地已知训练序列的互相关运算，锁定最强径； 52.对所述锁定的最强径进行前向搜索，得到FFT窗起始位置，完成符号同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤SI包括: 511.进行接收信号的自相关运算，得到最强径所在区域，同时进行接收信号与本地已知的训练序列互相关运算； 512.在所述最强径所在区域内，利用所述互相关运算的结果，锁定最强径。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤Sll包括: sin.根据接收信号的强度，得到阈值Th，所述阈值Th的大小由接收信号的强度大小确定； S112.进行接收信号的自相关运算，所述自相关运算的结果为Pa(d)，得到最强径所在区域，所述最强径所在区域为|Pa(d) |2>Th的区域，同时进行接收信号与本地已知的训练序列互相关运算，所述互相关运算的结果为PJd)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤S12包括: 5121.在所述最强径所在区域内，记录IPJd)|2>Thl对应的互相关峰值，其中，Thl为预设的阈值； 5122.在多径最大保护间隔内，存储比所述记录的峰值更大的峰值； 5123.选择所述存储的峰值中最大的峰值为最强径。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括: 对所述锁定的最强径进行前向搜索，判断是否存在前向多径，若存在前向多径，则定位第一径，若不存在前向多径，则最强径为第一径，所述第一径为FFT窗起始位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述前向搜索包括:从所述最强径出发，依次将最强径之前记录的互相关峰值的模值与最强径对应的峰值的模值进行比较，向前搜索的范围不超过多径最大保护间隔。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述判断是否存在前向多径包括:判断前向搜索得到的互相关峰值大于最强径对应峰值的α倍是否成立，其中，0〈α〈1，如果成立，则判定前向搜索得到的互相关运算的位置存在前向多径。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述定位第一径包括:通过前向搜索，遍历最强径的最大保护间隔内的所有互相关峰值，将满足条件的互相关峰值对应的位置定位为第一径，其中，所述条件包括:互相关峰值大于最强径对应峰值的α倍且互相关峰值对应的径是多径最大保护间隔内的第一条径。
【文档编号】H04L27/26GK103873421SQ201410127748
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】张彧, 吴钊, 姜龙 申请人:清华大学