用于无线通信系统的增强型同步方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于无线通信系统的增强型同步方法，同时也涉及相应的增强型 同步装置，属于无线通信技术领域。
【背景技术】
[0002] 信号同步模块是无线通信系统中的基本功能模块。在接收机进入接收状态后，信 号同步模块开始工作；信号同步模块通过对接收信号进行处理，判断空口接收到的信号是 否是发送的数据包。
[0003] 工作在2. 4Ghz频段的ZigBee物理层采用IEEE802. 15. 4协议。ZigBee物理层每 4个信息比特通过直接序列扩频（direct sequence spread spectrum :DSSS)技术映射为一 个伪噪声（Pseudo-Noise :PN)序列，采用了半正弦脉冲成形的偏移四相相移键控（offset quadrature phase shift keying :0QPSK)的调制方式，映射关系如图1所示。
[0004] ZigBee的前导序列由符号"0000"对应的32比特的码片组成·为提高同步接收灵 敏度，采用了重复编码的方式，即相应的码片重复8次后发送，如图2所示。使用重复编码 增加冗余的方式编码效率低，同时由于前导序列过长，导致通信效率低下。
[0005] 通常，同步是通过对接收到的前导序列（前导序列）处理得到。前导序列通常具 备特殊数据结构，在接收端的信号处理需要判断接收信号中是否存在这样的数据结构，采 用的方式通常有自相关和互相关两种方式。
[0006] 自相关的同步方式为：
[0008] 其中r为基带接收信号。通过寻找接收信号自身的特征来判断。
[0009] ZigBee物理层的前导序列为4字节的比特"0"。该4字节的比特"0"构成了 8个 符号，每个符号均为"0000"。符号"〇〇〇〇"按照图1所示的映射关系映射为32个码片。采 用公式（1)所示的自相关的同步方式，可以找到每个码片的起始位置，然后根据接收码片 与同步字的互相关值，找寻数据帧的起始位置。
[0010] 互相关的同步方式为：
[0012] 其中s为基带发送的前导序列信号。通过寻找接收信号与发射信号的匹配特征来 判断。
[0013] 由于ZigBee的前导序列为已知序列（符号"0000"对应的码片）。可以采用公式 (2)所示的互相关的同步方式，根据接收机接收信号与本地已知的前导序列的互相关值，找 寻每个码片的起始位置，同理可以根据接收序列与同步字的互相关值，找到数据帧的起始 位置。
[0014] 如图3所示，在WiFi系列中，也通过采用重复编码的方式来提高同步性能。在 802. llac中，通过L-STF和L-LTF完成粗同步和精同步。重复编码的倍数由带宽决定，若 bandwidth = 20Mhz，则用于同步的64个子载波不重复；若bandwidth = 40Mhz，则64个子 载波重复两遍；若bandwidth = 80Mhz，则64个子载波重复四遍。
[0015] 在无线通信系统中，为保证传输质量，对信号同步的灵敏度要求通常会远高于对 数据部分的灵敏度要求。在现有技术中，提高信号同步灵敏度的主要方式是提高冗余度 (重复编码）。为实现较好的接收同步，前导序列通常都较长。对于物联网应用的数据短包 来说，这样的前导序列会带来很大的同步开销，降低了实际通信效率。
【发明内容】
[0016] 本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种用于无线通信系统的增强型同步 方法。
[0017] 本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种用于无线通信系统的增强型同步 装置。
[0018] 为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：
[0019] 一种用于无线通信系统的增强型同步方法，包括以下步骤：
[0020] 发送端采用不同的调制方式分别生成前导序列与数据部分，然后组帧。
[0021] 其中较优地，所述前导序列的调制方式，与所述数据部分的调制方式相比，具有更 高同步性能。
[0022] 其中较优地，所述前导序列划分成一个或多个部分，
[0023] 所述前导序列的至少一个部分的传输速率与所述数据帧的传输速率不同。
[0024] 其中较优地，所述前导序列的至少一个部分的传输速率小于所述数据帧的传输速 率。
[0025] 其中较优地，所述前导序列划分成一个或多个部分，
[0026] 所述前导序列的至少一个部分的调制阶数与所述数据帧的调制阶数不同。
[0027] 其中较优地，所述前导序列的至少一个部分的调制方式的调制阶数，比所述数据 帧的调制阶数低。
[0028] 其中较优地，所述前导序列划分成一个或多个部分，
[0029] 所述前导序列的至少一个部分的载波数与所述数据部分的载波数不同。
[0030] 其中较优地，所述前导序列的至少一个部分用多载波信号，所述数据帧使用单载 波信号。
[0031] 其中较优地，包括以下步骤：
[0032] 步骤一：根据信道估计结果选择帧结构；
[0033] 步骤二：根据选定的所述帧结构，采用不同的调制方式分别生成所述前导序列与 所述数据部分；
[0034] 步骤三：根据选定的所述帧结构进行组帧。
[0035] 其中较优地，在信道估计结果是多径干扰相对严重的情况下，则所述前导序列中 至少一部分的载波数多于所述数据部分的载波数；
[0036] 在信道估计是多用户干扰严重的情况下，则所述前导序列采用幅度调制；或者
[0037] 在信道估计是多径干扰或多用户干扰不严重的情况下，在语音业务中所述前导序 列中至少一部分的调制阶数小于所述数据部分的调制阶数；在数据业务中所述前导序列中 至少一部分的速率低于所述数据部分的速率。
[0038] -种用于无线通信系统的增强型同步装置，包括前导序列生成模块，数据部分生 成模块以及组帧模块，
[0039] 所述前导序列生成模块接收已知序列并且根据第一配置生成所述前导序列，发送 给所述组帧模块；所述数据部分生成模块接收信息比特并且根据第二配置生成所述数据部 分，发送给所述组帧模块，
[0040] 所述第一配置和第二配置不同。
[0041] -种用于无线通信系统的增强型同步装置，包括前导序列检测模块以及数据部分 检测模块，
[0042] 所述前导序列检测模块根据第一配置检测出所述前导序列，
[0043] 所述数据部分检测模块根据第二配置生成所述数据部分，所述第一配置和第二配 置不同。
[0044] 本发明通过改变前导序列的速率、调制阶数等来提高系统的同步性能和抗多径干 扰的能力。与传统的增加冗余（重复编码）提高同步性能的方法相比，本发明所在同步性 能、编码效率、能量效率上有较大优势，加大了无线通信系统（特别是传感网）的传输距离 和增强了抗干扰能力。本发明提高了现有无线通信系统的同步性能，增强了现有无线通信 系统的抗多径能力，提高了多用户干扰下的同步性能，增强了现有无线通信系统的抗干扰 能力。
【附图说明】
[0045] 图1为Zigbee协议中，信息比特与扩频序列的映射关系图；
[0046] 图2为ZigBee如导序列生成器的不意图；
[0047] 图3为802. 1 lac前导序列生成器的示意图；
[0048] 图4为本发明提供的增强型同步方法的发送端流程图；
[0049] 图5为本发明中，具有不同速率的组帧方式示意图；
[0050] 图6为本发明中，具有不同调制阶数的组帧方式示意图；
[0051] 图7为本发明中，具有不同载波数的组帧方式示意图；
[0052] 图8为本发明中，具有不同调制对象的组帧方式示意图；
[0053] 图9为本发明提供的增强型同步方法的接收端流程图；
[0054] 图10为第二实施例中，增强型同步方法的发送端流程图。
【具体实施方式】
[0055] 下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
[0056] 无线通信系统包括进行信息交互的信息发送端和信息接收端，其中基站或终端可 以分别作为信息发送端和信息接收端。本发明提出了一种新的前导序列设计方法，根据系 统实际使用需求，设计前导序列，使其可以在多个维度上调整其传输方式，达到更好的通信 效率或更好的频谱利用率。
[0057] 本发明对前导序列和数据部分分别采用不同的信号速率。前导序列部分采用低速 率提高同步性能，数据部分采用高速率提高传输效率。例如，ZigBee的前