專利名稱：一種基于最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的幀同步實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的幀同步實(shí)現(xiàn)方法，屬于通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
同步是通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要的實(shí)際問題，幀同步又是同步技術(shù)中的一個(gè)重要的部分。常用的幀同步方法是在信息流中插入一些特殊的碼組作為每幀的頭尾標(biāo)記。作為幀同步碼組的特殊碼組應(yīng)該是具有尖銳單峰特性的局部自相關(guān)函數(shù)。常用的幀同步碼組是巴克碼，但是目前已找到的所有巴克碼組只有長度為2，3，4，5，7，11，13的七組。人們也在尋找其他的具有優(yōu)良相關(guān)特性的信號(hào)。最理想的相關(guān)信號(hào)就是最佳二進(jìn)相關(guān)信號(hào)，它們的周期自相關(guān)函數(shù)(PACF)具有尖銳的單峰特性。但令人遺憾的是，對(duì)于最佳二進(jìn)序列而言，在序列長度小于12100的范圍內(nèi)僅僅只有長度為4的最佳二進(jìn)序列，為滿足工程應(yīng)用的實(shí)際需要，人們不得不研究其它最佳相關(guān)序列，如最佳三元序列、最佳多值和多相元序列、最佳三值序列和最佳三相序列等。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明在最佳屏蔽二進(jìn)序列偶理論基礎(chǔ)之上，根據(jù)最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的良好自相關(guān)性，提出了一種新的基于最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的幀同步實(shí)現(xiàn)方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種基于最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的幀同步實(shí)現(xiàn)方法，具體包括以下步驟1)利用最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的良好自相關(guān)性，將其作為幀同步碼組，并且在發(fā)送端插入最佳屏蔽二進(jìn)序列偶碼組中的一個(gè)序列；2)在接收端用這組最佳屏蔽二進(jìn)序列偶中的另一個(gè)序列通過幀同步識(shí)別器檢測來實(shí)現(xiàn)幀同步，從而確定每一幀數(shù)據(jù)的開始位置。
所述幀同步識(shí)別器由移位寄存器，累加器和門限比較器所組成。
由于本發(fā)明采用了以上技術(shù)方案，故具有以下優(yōu)點(diǎn)因?yàn)樽罴哑帘味M(jìn)序列偶是一對(duì)序列，在發(fā)送端插入的同步序列和接收端的相關(guān)匹配序列是不同的，并且最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的個(gè)數(shù)也較多，遠(yuǎn)大于巴克碼組的個(gè)數(shù)，這樣具有一定的幀同步加密功能，同步性能也比較好。


圖1為最佳屏蔽二進(jìn)序列偶周期自相關(guān)函數(shù)圖2基于最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的幀同步識(shí)別器圖3為長度小于31的最佳屏蔽二進(jìn)序列偶列表具體實(shí)施方式
最佳屏蔽二進(jìn)序列偶包含一對(duì)序列，其聯(lián)合相關(guān)函數(shù)在位移不等于0時(shí)全為0，而在位移等于0時(shí)是一個(gè)單峰。這種特性非常適用于幀同步。本發(fā)明通過在發(fā)送端每一幀數(shù)據(jù)前傳輸唯一的一組最佳屏蔽二進(jìn)序列偶中的一個(gè)序列，而在接收端用這組最佳屏蔽二進(jìn)序列偶中的另一個(gè)序列通過相關(guān)器檢測來實(shí)現(xiàn)幀同步。從而確定每一幀數(shù)據(jù)的開始位置。
本發(fā)明是基于最佳屏蔽二進(jìn)序列偶，首先對(duì)最佳屏蔽二進(jìn)序列偶進(jìn)行說明定義1序列x＝(x0，x1，…，xN-1)的p-屏蔽序列y＝(y0，y1，…，yN-1)為 其中p為序列x中的屏蔽位數(shù)，如果xj＝{-1，1}，p-屏蔽序列y為p-屏蔽二進(jìn)序列，(x，y)稱為屏蔽二進(jìn)序列偶。
定義2屏蔽序列偶(x，y)的周期自相關(guān)函數(shù)Rxy(m)為Rxy(m)=Σi=0N-1xjyj+m---0≤m≤N-1---(2)]]>其中，j+m＝(j+m)mod N如果屏蔽序列偶的周期自相關(guān)函數(shù)Rxy(m)滿足以下條件 則稱二進(jìn)序列偶(x，y)為有p個(gè)屏蔽位的周期最佳屏蔽二進(jìn)序列偶，簡稱為最佳屏蔽二進(jìn)序列偶。
定義3p個(gè)屏蔽位的最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的能量定義為E=Σi=0N-1xjyi=N-p---(4)]]>屏蔽二進(jìn)序列偶(x，y)的能量效率定義為η=ENmax|xjyj|=N-pN---(5)]]>定義4序列x的平衡度定義為
I=Σi=0N-1xj=np-nn---(6)]]>np，nn分別為序列x中的“+1”和“-1”的元素個(gè)數(shù)。
對(duì)于序列長度為N，屏蔽位數(shù)為p的屏蔽二進(jìn)序列，其序列個(gè)數(shù)為2NCNp，用計(jì)算機(jī)搜索方法，搜索出最佳屏蔽二進(jìn)序列偶是非常費(fèi)時(shí)的，下面一些定理將明顯地減少序列偶的搜索范圍，提高其搜索效率。
定理1若長度為N的屏蔽二進(jìn)序列偶(x，y)是最佳屏蔽二進(jìn)序列偶，則下式成立N-p＝I2+(pn-pp)I (7)其中，p為序列x中的屏蔽位個(gè)數(shù)，I為序列的平衡度，且pp，pn分別為在+1和-1元素位置屏蔽的個(gè)數(shù)，顯然下式成立p＝pp+pn(8)定理2若二進(jìn)序列x的長度N為偶數(shù)，則平衡度I為偶數(shù)；反之，平衡度I為奇數(shù)。
定理3若長度為N的屏蔽二進(jìn)序列偶(x，y)是最佳屏蔽二進(jìn)序列偶，且長度N是偶數(shù)，則屏蔽個(gè)數(shù)p為偶數(shù)；反之，長度N為奇數(shù)，則屏蔽個(gè)數(shù)p為奇數(shù)。
定理4若屏蔽二進(jìn)序列偶(x，y)是最佳屏蔽二進(jìn)序列偶，則下列等式成立Rx(m)=Σi=0p-1xji-mxji---m≠0modN---(9)]]>Rx(m)mod 2≡p mod 2 (10)其中，ji表示第i屏蔽位置。
上述為計(jì)算機(jī)搜索最佳屏蔽二進(jìn)序列偶所導(dǎo)出的定理1～定理4，這些定理和能量效率η被稱為搜索最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的組合允許條件。利用這些組合允許條件可有效提高搜索最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的效率。首先，定理1～定理3和能量效率η確定了序列x中“+1”，“-1”元素和屏蔽個(gè)數(shù)p的組合設(shè)計(jì)；第二，定理4給出了序列x的自相關(guān)函數(shù)Rx(m)與屏蔽個(gè)數(shù)p之間的關(guān)系，即Rx(m)mod 2≡p mod 2。因此，僅僅只有當(dāng)序列偶(x，y)滿足上述的所有條件時(shí)，搜索最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的驗(yàn)證程序才可繼續(xù)進(jìn)行。
最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的這些組合允許條件和性質(zhì)如表1所示。
最佳屏蔽二進(jìn)序列偶具有良好的周期自相關(guān)特性。本發(fā)明選擇能量效率高(66.7％)長度為12的最佳屏蔽二進(jìn)序列偶如X＝{+1，+1，+1，+1，-1，-1，-1，+1，-1，+1，+1，-1}和Y＝{0，+1，+1，+1，-1，0，0，+1，-1，+1，+1，0}，按式(2)求出m從-11到+11的周期自相關(guān)函數(shù)值Rxy(m如圖2所示由圖2可見，其周期自相關(guān)函數(shù)Rxy(m)在m＝0時(shí)出現(xiàn)尖銳的單峰值8，而在m等于其他值時(shí)為0。在發(fā)送端使用X＝{+1，+1，+1，+1，-1，-1，-1，+1，-1，+1，+1，-1}作為同步碼組，在接收端使用與X對(duì)應(yīng)的Y＝{0，+1，+1，+1，-1，0，0，+1，-1，+1，+1，0}為模板序列做相關(guān)檢測。
如圖3所示，幀同步識(shí)別器比較容易實(shí)現(xiàn)，用12級(jí)移位寄存器，累加器和門限比較器就可以組成一個(gè)識(shí)別器。輸入信號(hào)是由{+1，-1}組成的二進(jìn)序列，輸入的二進(jìn)制流進(jìn)入12位的“移位寄存器”，每次輸入一個(gè)數(shù)據(jù)，移位寄存器進(jìn)行一次移位，最新的數(shù)據(jù)進(jìn)入移位寄存器，最初的數(shù)據(jù)移出移位寄存器而丟棄，然后移位寄存器中的序列與“最佳屏蔽二進(jìn)序列偶同步序列存儲(chǔ)器”中已經(jīng)存好的最佳屏蔽二進(jìn)序列Y＝{0，+1，+1，+1，-1，0，0，+1，-1，+1，+1，0}的對(duì)應(yīng)位相乘，在“累加器”中求和得到“R”與“門限比較器”的門限“T”比較，若R＞＝T則表明搜索到同步序列，這樣就可以確定該幀的起始位置，若R＜T則表明沒有搜索到幀同步序列，繼續(xù)輸入信號(hào)進(jìn)行下一次判別，直到搜索到幀同步序列。
權(quán)利要求
1.一種基于最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的幀同步實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于具體包括以下步驟1)利用最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的良好自相關(guān)性，將其作為幀同步碼組，并且在發(fā)送端插入最佳屏蔽二進(jìn)序列偶碼組中的一個(gè)序列；2)在接收端用這組最佳屏蔽二進(jìn)序列偶中的另一個(gè)序列通過幀同步識(shí)別器檢測來實(shí)現(xiàn)幀同步，從而確定每一幀數(shù)據(jù)的開始位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的幀同步實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述幀同步識(shí)別器由移位寄存器，累加器和門限比較器所組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于最佳二進(jìn)序列偶的幀同步實(shí)現(xiàn)方法，通過在發(fā)送端每一幀數(shù)據(jù)前傳輸唯一的一組最佳屏蔽二進(jìn)序列偶中的一個(gè)序列，而在接收端用這組最佳屏蔽二進(jìn)序列偶中的另一個(gè)序列通過相關(guān)器檢測來實(shí)現(xiàn)幀同步。從而確定每一幀數(shù)據(jù)的開始位置。在發(fā)送端插入的同步序列和接收端的相關(guān)匹配序列是一對(duì)偶序列，并且最佳屏蔽二進(jìn)序列偶的個(gè)數(shù)也較多，遠(yuǎn)大于巴克碼組的個(gè)數(shù)，這樣具有一定的幀同步加密功能，同步方案的選擇上比較靈活，同步性能也較好。
文檔編號(hào)H04L7/08GK1681236SQ20041002995
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2004年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月6日
發(fā)明者梁朝暉, 蔣挺, 周正, 杜洪峰 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)