專利名稱：脈沖體制超寬帶同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種在脈沖體制高速超寬帶無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)快速同步的方法， 屬于短距離無線通信和信息傳播技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為未來泛在無線通信的核心技術(shù)之一，超寬帶(UWB)無線通信技術(shù)在近 年來得到了廣泛的關(guān)注，其研發(fā)取得了顯著進展。
UWB技術(shù)一般可以分為脈沖體制和載波體制兩種基本的實現(xiàn)方式。脈沖體制 UWB通過基帶脈沖序列傳輸信息，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、功耗低等優(yōu)點， 在無線通信、測距、探測等領(lǐng)域具有廣泛的用途；載波體制UWB采用成熟的調(diào) 制連續(xù)載波以及正交頻分復(fù)用(OFDM)等技術(shù)，頻譜利用效率高、頻譜資源使 用靈活。脈沖體制UWB技術(shù)，在接收端可采用峰值檢測、能量檢測、模擬相關(guān) 檢測等方法，其處理性能受到模擬處理的限制， 一般只能實現(xiàn)較低速率的無線通 信和探測、定位等功能；在接收端也可以采用高速采樣的方法，經(jīng)過低精度量化， 進行數(shù)字處理，具有性能穩(wěn)定、易于集成的優(yōu)點，并能夠?qū)崿F(xiàn)較高的無線傳輸速 率。
高速采樣的脈沖超寬帶系統(tǒng)中，同步是實現(xiàn)的難點之一。已有的同步方法， 利用同步序列的周期特性或偽隨機特性，對采樣得到的數(shù)據(jù)進行能量相關(guān)或滑動 相關(guān)，得到對同步位置的估計。但在脈沖超寬帶系統(tǒng)中，因為采樣速率極高，受 系統(tǒng)功耗、處理能力等的限制，只能對樣值進行一比特或兩比特的低精度量化， 量化噪聲很大，前述已有的同步方法不能應(yīng)用。在此條件下， 一種可行的方法是 通過累積多個周期的信號，對信道沖激響應(yīng)進行估計，并在此累積過程中，尋找 信道估計的峰值位置，以此作為同步參考位置。這種方法是一個滑動累積的過程， 運算量很大；而且因為峰值位置不能即時確定，需要檢查足夠長的時段才能確定， 因而需要很大的存貯空間和處理延時。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提出一種應(yīng)用于高速采樣低精度量化脈沖體制超寬帶無線
3通信系統(tǒng)中的同步方法，具有同步速度快、精度高、實現(xiàn)復(fù)雜度低等優(yōu)點。 技術(shù)方案本發(fā)明提出的同步方法，其幀結(jié)構(gòu)如圖l所示。 該方法以幀為數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締卧?，每一幀分為前?dǎo)符部分和數(shù)據(jù)部分，其 中前導(dǎo)符部分發(fā)送已知的脈沖序列，用來進行信道估計與同步；數(shù)據(jù)部分攜帶要 傳輸?shù)男畔?；前?dǎo)符部分分為正負脈沖序列與同向脈沖序列兩個部分，前面為正 負脈沖序列，包含奇數(shù)個極性正負交替的脈沖；后面為同向脈沖序列，由極性相 同的脈沖組成，且同向脈沖序列中脈沖的極性與正負脈沖序列中最后一個脈沖的 極性相同。前導(dǎo)符部分的脈沖間隔相同。
同步方法如圖2所示。采樣得到的數(shù)據(jù)并行進入采樣數(shù)據(jù)存貯器，采樣數(shù)據(jù) 存貯器的寬度等于每個脈沖周期內(nèi)的樣值數(shù)；采樣數(shù)據(jù)存貯器的深度為正負脈沖 序列長度；在初始狀態(tài)下，采樣數(shù)據(jù)存貯器中的值為0;每個時鐘周期，新的采樣 數(shù)據(jù)從頂部進入采樣數(shù)據(jù)存貯器；采樣數(shù)據(jù)存貯器最底部的數(shù)據(jù)被移出；信道估 計存貯器保存的是當前信道沖激響應(yīng)的估計值，其初始值為0;在每個時鐘周期， 減法器將當前信道估計存貯器中的數(shù)據(jù)與采樣數(shù)據(jù)存貯器最底部一行數(shù)據(jù)在對應(yīng) 位置相減，得到差值，送入反相器，反相器將這些差值乘以-1，送入加法器，加 法器將反相器的輸出和釆樣數(shù)據(jù)存貯器最頂部一行數(shù)據(jù)在對應(yīng)位置相加，得到的 和值送入延時器，延時器將這些值進行延時，在下一個時鐘周期開始前更新信道 估計存貯器中的值，在當前時鐘周期，相關(guān)器將采樣數(shù)據(jù)存貯器最頂部一行數(shù)據(jù) 和信道估計存貯器中的數(shù)據(jù)進行相關(guān)，即將對應(yīng)位置的數(shù)據(jù)相乘后再累加，相關(guān) 結(jié)果輸入判決器，判決器根據(jù)輸入的相關(guān)結(jié)果進行判決，如果輸入小于0，則輸出 0;如果輸入大于或等于O，則輸出1，判決器將判決結(jié)果送入先入先出隊列，在 初始狀態(tài)下，先入先出隊列中的值為1，每次判決器輸入的數(shù)據(jù)從左邊進入先入先 出隊列，并將先入先出隊列中原來的數(shù)據(jù)依次向右移動，先入先出隊列中最右邊 的數(shù)據(jù)被移出先入先出隊列，求和比較器對先入先出隊列中當前的所有數(shù)據(jù)進行 求和運算，并將求和結(jié)果與預(yù)設(shè)的門限值相比較，當求和結(jié)果等于門限值時，輸 出同步信號，否則不輸出。
有益效果本發(fā)明提出的同步方法，適用于高速采樣低精度量化的脈沖體制 超寬帶無線通信系統(tǒng)。與現(xiàn)有的同步方法相比，本發(fā)明提出的方法，具有同步精 度高、所需存貯空間小、能夠?qū)崟r找到同步位置等優(yōu)點，對脈沖體制超寬帶無線 通信技術(shù)的發(fā)展，具有重要的價值。


圖l為本發(fā)明的幀結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明提出的同步方法框圖。
以上的圖中有采樣數(shù)據(jù)存貯器l、信道估計存貯器2、減法器3、反相器4、 加法器5、延時器6、相關(guān)器7、判決器8、先入先出隊列9、求和比較器IO。
具體實施例方式
下面給出本發(fā)明的一種具體實施方式
。
幀結(jié)構(gòu)如圖1所示。每一幀分為前導(dǎo)符部分和數(shù)據(jù)部分，其中前導(dǎo)符部分發(fā) 送已知的脈沖序列，用來進行信道估計與同步；數(shù)據(jù)部分攜帶要傳輸?shù)男畔ⅰＧ?導(dǎo)符部分分為正負脈沖序列與同向脈沖序列兩個部分，前面為正負脈沖序列，包 含1023個極性正負交替的脈沖，其第一個脈沖為正脈沖；后面為同向脈沖序列， 由10個正脈沖組成。前導(dǎo)符部分的脈沖間隔為60.6ns。
同步方法如圖2所示。采樣速率為4224MHz。采樣得到的數(shù)據(jù)并行進入采樣 數(shù)據(jù)存貯器。采樣數(shù)據(jù)存貯器的寬度為256，深度為1023。在初始狀態(tài)下，采樣 數(shù)據(jù)存貯器中的值為0。毎個時鐘周期，新的采樣數(shù)據(jù)從頂部進入采樣數(shù)據(jù)存貯器; 采樣數(shù)據(jù)存貯器最底部的數(shù)據(jù)被移出。信道估計存貯器保存的是當前信道沖激響 應(yīng)的估計值，其存貯容量為1023個數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)為10比特數(shù)，且初始值為O。 在每個時鐘周期，減法器將當前信道估計存貯器中的1023個數(shù)據(jù)與采樣數(shù)據(jù)存貯 器最底部一行的1023個數(shù)據(jù)在對應(yīng)位置相減，得到1023個差值，送入反相器。 反相器將這些1023個差值乘以-1，送入加法器。加法器將反相器的輸出和采樣數(shù) 據(jù)存貯器最頂部一行的1023個數(shù)據(jù)在對應(yīng)位置相加，得到1023個和值，送入延 時器。延時器將這些1023個值進行延時，在下一個時鐘周期開始前更新信道估計 存貯器中的值。在當前時鐘周期，相關(guān)器將采樣數(shù)據(jù)存貯器最頂部一行的1023個 數(shù)據(jù)和信道估計存貯器中的1023個數(shù)據(jù)進行相關(guān)，即將對應(yīng)位置的數(shù)據(jù)相乘后再 將1023個積累加，相關(guān)結(jié)果輸入判決器。判決器根據(jù)輸入的相關(guān)結(jié)果進行判決， 如果輸入小于O，則輸出O;如果輸入大于或等于O，則輸出l。判決器將判決結(jié) 果送入先入先出隊列。先入先出隊列的長度為5，在初始狀態(tài)下，先入先出隊列中 的值為1。每次判決器輸入的數(shù)據(jù)從左邊進入先入先出隊列，并將先入先出隊列中 原來的數(shù)據(jù)依次向右移動，先入先出隊列中最右邊的數(shù)據(jù)被移出先入先出隊列。 求和比較器對先入先出隊列中當前的所有5個數(shù)據(jù)進行求和運算，并將求和結(jié)果 與預(yù)設(shè)的門限值相比較，預(yù)設(shè)門限值為2。當求和結(jié)果等于門限值2時，輸出同步 信號，否則不輸出。
權(quán)利要求
1.一種脈沖體制超寬帶同步方法，其特征在于該方法以幀為數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締卧?，每一幀分為前?dǎo)符部分和數(shù)據(jù)部分，其中前導(dǎo)符部分發(fā)送已知的脈沖序列，用來進行信道估計與同步；數(shù)據(jù)部分攜帶要傳輸?shù)男畔?；前?dǎo)符部分分為正負脈沖序列與同向脈沖序列兩個部分，前面為正負脈沖序列，包含奇數(shù)個極性正負交替的脈沖；后面為同向脈沖序列，由極性相同的脈沖組成，且同向脈沖序列中脈沖的極性與正負脈沖序列中最后一個脈沖的極性相同。
2. 如權(quán)利要求1所述的脈沖體制超寬帶同步方法，其特征在于所述的同步方 法具體為采樣得到的數(shù)據(jù)并行進入采樣數(shù)據(jù)存貯器(1)，釆樣數(shù)據(jù)存貯器(1) 的寬度等于每個脈沖周期內(nèi)的樣值數(shù)；采樣數(shù)據(jù)存貯器(1)的深度為正負脈沖序 列長度；在初始狀態(tài)下，采樣數(shù)據(jù)存貯器(1)中的值為0;每個時鐘周期，新的 采樣數(shù)據(jù)從頂部進入采樣數(shù)據(jù)存貯器(1);采樣數(shù)據(jù)存貯器(1)最底部的數(shù)據(jù)被 移出；信道估計存貯器(2)保存的是當前信道沖激響應(yīng)的估計值，其初始值為0; 在每個時鐘周期，減法器(3)將當前信道估計存貯器(2)中的數(shù)據(jù)與采樣數(shù)據(jù) 存貯器(1)最底部一行數(shù)據(jù)在對應(yīng)位置相減，得到差值，送入反相器(4)，反相 器(4)將這些差值乘以-1，送入加法器(5)，加法器(5)將反相器(4)的輸出 和采樣數(shù)據(jù)存貯器(1)最頂部一行數(shù)據(jù)在對應(yīng)位置相加，得到的和值送入延時器(6)，延時器(6)將這些值進行延時，在下一個時鐘周期開始前更新信道估計存 貯器(2)中的值，在當前時鐘周期，相關(guān)器(7)將采樣數(shù)據(jù)存貯器最頂部一行 數(shù)據(jù)和信道估計存貯器(2)中的數(shù)據(jù)進行相關(guān)，即將對應(yīng)位置的數(shù)據(jù)相乘后再累 加，相關(guān)結(jié)果輸入判決器(8)，判決器(8)根據(jù)輸入的相關(guān)結(jié)果進行判決，如果 輸入小于0，則輸出0;如果輸入大于或等于0，則輸出l，判決器(8)將判決結(jié) 果送入先入先出隊列(9)，在初始狀態(tài)下，先入先出隊列(9)中的值為l，每次 判決器(8)輸入的數(shù)據(jù)從左邊進入先入先出隊列(9)，并將先入先出隊列(9) 中原來的數(shù)據(jù)依次向右移動，先入先出隊列(9)中最右邊的數(shù)據(jù)被移出先入先出 隊列(9)，求和比較器(10)對先入先出隊列(9)中當前的所有數(shù)據(jù)進行求和運 算，并將求和結(jié)果與預(yù)設(shè)的門限值相比較，當求和結(jié)果等于門限值時，輸出同步 信號，否則不輸出。
全文摘要
脈沖體制超寬帶同步方法以幀為數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締卧?，每一幀分為前?dǎo)符部分和數(shù)據(jù)部分，其中前導(dǎo)符部分發(fā)送已知的脈沖序列，用來進行信道估計與同步；數(shù)據(jù)部分攜帶要傳輸?shù)男畔?；前?dǎo)符部分分為正負脈沖序列與同向脈沖序列兩個部分，前面為正負脈沖序列，包含奇數(shù)個極性正負交替的脈沖；后面為同向脈沖序列，由極性相同的脈沖組成，且同向脈沖序列中脈沖的極性與正負脈沖序列中最后一個脈沖的極性相同。該方法與高速采樣低精度量化脈沖體制超寬帶無線通信系統(tǒng)中的同步方法相比，具有同步精度高、所需存貯空間小、能夠?qū)崟r找到同步位置等優(yōu)點，對脈沖體制超寬帶無線通信技術(shù)的發(fā)展，具有重要的價值。
文檔編號H04B5/00GK101667850SQ20091003538
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者余旭濤, 亮 吳, 尤肖虎, 張在琛, 畢光國 申請人:東南大學(xué)