本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在高動(dòng)態(tài)環(huán)境中無(wú)線通信系統(tǒng)的同步捕獲方法。

背景技術(shù)：

在無(wú)線通信系統(tǒng)中，同步是數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)那疤?，同步捕獲作為同步技術(shù)中最重要的一環(huán)，包括時(shí)間同步和頻率同步兩部分。通常情況下，接收端并不知道信號(hào)的開(kāi)始位置，無(wú)法直接接收并解調(diào)出數(shù)據(jù)信息，故需要時(shí)間同步；接收信號(hào)的載波和本地載波也并不完全同步，存在頻率偏移(簡(jiǎn)稱頻偏)，故需要頻率同步；尤其當(dāng)接收機(jī)處于高動(dòng)態(tài)環(huán)境中時(shí)，收發(fā)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)將導(dǎo)致接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)間存在較大頻偏，大頻偏將對(duì)傳統(tǒng)同步方法的時(shí)間同步捕獲性能造成很大影響，因此如何實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)環(huán)境中無(wú)線通信系統(tǒng)的時(shí)間同步和頻率同步是同步捕獲的一個(gè)難題。

針對(duì)高動(dòng)態(tài)環(huán)境中無(wú)線通信系統(tǒng)的同步捕獲問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作，通常采用以下方法：1)多通道時(shí)域(或頻域)并行捕獲方法，該方法對(duì)接收信號(hào)同時(shí)進(jìn)行不同支路的頻率補(bǔ)償，以大于門(mén)限的相關(guān)值中最大值所在支路對(duì)應(yīng)的時(shí)刻位置、多普勒變化率和頻偏作為時(shí)間同步和頻率同步結(jié)果；2)基于時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)的同步串行捕獲方法，該方法是在時(shí)域?qū)邮招盘?hào)與本地同步序列進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)，當(dāng)相關(guān)值大于門(mén)限時(shí)認(rèn)為時(shí)間同步捕獲完成，并根據(jù)多個(gè)相關(guān)值進(jìn)行頻偏估計(jì)；3)基于快速傅里葉變換(fastfouriertransformation，fft)的快速捕獲方法，該方法是方法2的頻域快速實(shí)現(xiàn)，以頻域相乘操作來(lái)等價(jià)完成時(shí)域的相關(guān)操作，對(duì)比時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)操作，這種方法大大減少了捕獲時(shí)間；4)基于分段匹配濾波(partialmatchedfiltering，pmf)的pmf-fft算法，該方法在時(shí)域選取長(zhǎng)序列的一部分進(jìn)行相關(guān)，可以在一定程度上抵抗頻偏對(duì)長(zhǎng)序列的影響，再用部分相關(guān)值做fft估計(jì)頻率，可以提高頻率估計(jì)范圍。

多通道時(shí)域(或頻域)并行捕獲方法原理相對(duì)簡(jiǎn)單，可以完成高動(dòng)態(tài)環(huán)境中的時(shí)間和頻率同步，但在頻偏較大的環(huán)境中需要多路并行處理，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度過(guò)高；基于時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)的同步串行捕獲方法和基于fft的快速捕獲方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其中fft方法復(fù)雜度大大低于時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)，但二者性能一致，這兩種方法都適用于完整周期偽隨機(jī)序列的捕獲，在小頻偏時(shí)，同步序列越長(zhǎng)，相關(guān)性越好，但在大頻偏時(shí)，長(zhǎng)序列的相關(guān)性受頻偏影響很大，從而會(huì)降低同步捕獲性能，因此，大頻偏時(shí)這兩種方法只適用較短序列進(jìn)行捕獲，與長(zhǎng)序列相比，短序列的頻偏估計(jì)范圍雖然較大，但其相關(guān)性較差，在低信噪比和小頻偏時(shí)不能滿足系統(tǒng)同步捕獲性能要求，因此，同步捕獲序列長(zhǎng)度的選擇需兼顧序列相關(guān)性和頻偏估計(jì)范圍，過(guò)長(zhǎng)和過(guò)短都無(wú)法滿足系統(tǒng)需求；pmf-fft是目前比較常用的長(zhǎng)碼捕獲算法，基于兼顧相關(guān)性較好和頻偏估計(jì)范圍較大的需求，選擇了長(zhǎng)序列的部分相關(guān)，但部分相關(guān)的操作破壞了長(zhǎng)序列的好相關(guān)特性，對(duì)相關(guān)峰值造成一定損失，降低了時(shí)間同步捕獲性能，同時(shí)部分相關(guān)的時(shí)間長(zhǎng)度也決定了頻偏估計(jì)范圍，抵抗大頻偏的能力有限，因此這三種方法雖然可以應(yīng)對(duì)有一定頻偏的環(huán)境，但很難應(yīng)對(duì)高速飛行的空地通信、空空通信等具有更大頻偏的高動(dòng)態(tài)環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高動(dòng)態(tài)環(huán)境中無(wú)線通信系統(tǒng)的同步捕獲方法，在該方法中，設(shè)計(jì)的同步信號(hào)采用可進(jìn)行差分解調(diào)的調(diào)制方式，在接收端進(jìn)行時(shí)間同步時(shí)，先對(duì)接收信號(hào)的差分解調(diào)軟信息序列與本地同步捕獲序列進(jìn)行一級(jí)相關(guān)，差分解調(diào)可以有效地克服大頻偏對(duì)相關(guān)峰值的影響；然后多個(gè)一級(jí)相關(guān)值構(gòu)成的圖案和本地二級(jí)捕獲圖案進(jìn)行二級(jí)相關(guān)，若二級(jí)相關(guān)峰值大于門(mén)限則認(rèn)為時(shí)間同步捕獲成功；時(shí)間同步捕獲成功后，再用接收的同步信號(hào)波形和本地同步捕獲波形進(jìn)行多級(jí)頻偏估計(jì)和補(bǔ)償，完成頻率同步，從而完成系統(tǒng)的同步捕獲；與傳統(tǒng)的同步捕獲方法相比，該方法在相同的虛警概率下可提高同步捕獲概率，并可大大提高頻偏估計(jì)范圍和頻偏估計(jì)精度，可以在高動(dòng)態(tài)環(huán)境中很好地完成同步捕獲。

為了方便地描述本發(fā)明的內(nèi)容，首先對(duì)本地同步捕獲圖案和本地同步信號(hào)波形進(jìn)行說(shuō)明：本地同步捕獲圖案由l2個(gè)本地同步捕獲序列x構(gòu)成，每個(gè)同步捕獲序列包括l1個(gè)調(diào)制符號(hào)，l2個(gè)本地同步捕獲序列的相位構(gòu)成一個(gè)本地二級(jí)捕獲圖案b，因此，本地同步捕獲圖案包括l1l2個(gè)調(diào)制符號(hào)；如果每個(gè)調(diào)制符號(hào)有nsamp個(gè)采樣點(diǎn)，則經(jīng)過(guò)nsamp倍采樣的本地同步捕獲圖案形成本地同步信號(hào)波形s，其中，l1，l2，nsamp均為不為零的自然數(shù)。

一種高動(dòng)態(tài)環(huán)境中無(wú)線通信系統(tǒng)的同步捕獲方法，具體步驟如下：

s1、設(shè)定捕獲門(mén)限因子gt和長(zhǎng)度為k的差分符號(hào)數(shù)組λ，λ＝[λ(1)λ(2)…λ(k)]；

s2、初始化滑動(dòng)相關(guān)初始位置n，n＝1；

s3、對(duì)當(dāng)前樣點(diǎn)位置n的接收信號(hào)進(jìn)行符號(hào)級(jí)差分解調(diào)，得到差分解調(diào)軟信息dn；

s4、判斷當(dāng)前位置n是否大于(l1-1)nsamp，若是，則計(jì)算一級(jí)相關(guān)值：將l1個(gè)差分解調(diào)軟信息構(gòu)成的序列d與本地同步捕獲序列x相關(guān)，得到當(dāng)前樣點(diǎn)位置n對(duì)應(yīng)的一級(jí)相關(guān)值z(mì)n；否則，轉(zhuǎn)s7；

s5、判斷當(dāng)前位置n是否大于(l1l2-1)nsamp，若是，則計(jì)算二級(jí)相關(guān)值：將l2個(gè)一級(jí)相關(guān)值z(mì)與本地二級(jí)捕獲圖案b相關(guān)，得到當(dāng)前樣點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的二級(jí)相關(guān)值cn；否則轉(zhuǎn)s7；

s6、判斷二級(jí)相關(guān)值cn的模方是否大于門(mén)限：若是，轉(zhuǎn)s8；否則，轉(zhuǎn)s7；

s7、滑動(dòng)到下一位置，n＝n+1，轉(zhuǎn)s3；

s8、時(shí)間同步捕獲位置定位：計(jì)算當(dāng)前樣點(diǎn)位置n后nsamp-1個(gè)樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的二級(jí)相關(guān)值，在這nsamp個(gè)二級(jí)相關(guān)值中找出相關(guān)值模方最大的樣點(diǎn)位置作為準(zhǔn)確時(shí)間同步捕獲位置，時(shí)間同步捕獲完成；

s9、頻率同步：根據(jù)時(shí)間同步捕獲位置對(duì)應(yīng)的接收同步信號(hào)波形r與本地同步信號(hào)波形s進(jìn)行多級(jí)頻偏估計(jì)和補(bǔ)償。

進(jìn)一步地，s4所述一級(jí)相關(guān)值計(jì)算具體步驟如下：

s41、當(dāng)前樣點(diǎn)位置n的符號(hào)級(jí)差分解調(diào)軟信息dn與等間隔的前l(fā)1-1個(gè)差分解調(diào)軟信息構(gòu)成當(dāng)前差分解調(diào)軟信息序列d，間隔為nsamp個(gè)采樣點(diǎn)；

s42、當(dāng)前差分解調(diào)軟信息序列d與本地同步捕獲序列共軛相乘求和再除以l1，得到當(dāng)前樣點(diǎn)位置n對(duì)應(yīng)的一級(jí)相關(guān)值z(mì)n，

進(jìn)一步地，s5所述二級(jí)相關(guān)值計(jì)算具體步驟如下：

s51、當(dāng)前樣點(diǎn)位置n的一級(jí)相關(guān)值z(mì)n與等間隔的前l(fā)2-1個(gè)一級(jí)相關(guān)值構(gòu)成當(dāng)前二級(jí)捕獲圖案間隔為l1nsamp個(gè)采樣點(diǎn)；

s52、當(dāng)前二級(jí)捕獲圖案z與本地二級(jí)捕獲圖案共軛相乘求和再除以l2，得到當(dāng)前樣點(diǎn)位置n對(duì)應(yīng)的二級(jí)相關(guān)值cn，

進(jìn)一步地，s8所述時(shí)間同步捕獲位置定位具體步驟如下：

s81、計(jì)算當(dāng)前樣點(diǎn)位置n之后的nsamp-1個(gè)樣點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的符號(hào)級(jí)差分解調(diào)軟信息，得到

s82、計(jì)算樣點(diǎn)位置n+1,n+2,…,n+nsamp-1對(duì)應(yīng)的一級(jí)相關(guān)值計(jì)算方法同s4；

s83、計(jì)算樣點(diǎn)位置n+1,n+2,…,n+nsamp-1對(duì)應(yīng)的二級(jí)相關(guān)值計(jì)算方法同s5；

s84、在nsamp個(gè)二級(jí)相關(guān)值的模方中找出最大值對(duì)應(yīng)的樣點(diǎn)位置，作為準(zhǔn)確時(shí)間同步捕獲位置，時(shí)間同步捕獲完成；

進(jìn)一步地，s9所述頻偏估計(jì)具體步驟如下：

s91、初始化頻偏估計(jì)級(jí)數(shù)k＝1；

s92、校正波形：根據(jù)s8得到的準(zhǔn)確時(shí)間同步捕獲位置，將時(shí)間同步捕獲位置對(duì)應(yīng)的接收同步信號(hào)波形r與本地同步信號(hào)波形s共軛相乘，得到校正波形a；

s93、計(jì)算校正波形分段均值：按照當(dāng)前頻偏估計(jì)級(jí)數(shù)k對(duì)應(yīng)的差分符號(hào)數(shù)λ(k)對(duì)校正波形分段，并對(duì)每段校正波形求均值，得到校正波形分段均值序列ma；

s94、計(jì)算第k級(jí)相位差：根據(jù)ma相鄰值共軛相乘的均值，計(jì)算第k級(jí)相位差△θk；

s95、估計(jì)第k級(jí)頻偏：根據(jù)△θk，計(jì)算第k級(jí)頻偏估計(jì)值

s96、補(bǔ)償頻偏：對(duì)接收同步信號(hào)波形r進(jìn)行第k次頻偏補(bǔ)償，并更新r；

s97、判斷當(dāng)前差分級(jí)數(shù)k是否大于等于總級(jí)數(shù)k：如果k≥k，轉(zhuǎn)s99；否則，轉(zhuǎn)s98；

s98、更新頻偏估計(jì)級(jí)數(shù)k＝k+1，轉(zhuǎn)s92；

s99、累加多級(jí)頻偏估計(jì)結(jié)果作為最終頻偏估計(jì)結(jié)果

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)環(huán)境中無(wú)線通信系統(tǒng)可靠的時(shí)間同步和頻率同步，先對(duì)接收信號(hào)差分解調(diào)軟信息序列與本地同步捕獲序列一級(jí)相關(guān)，克服大頻偏對(duì)較長(zhǎng)序列相關(guān)值的影響；再利用二級(jí)相關(guān)機(jī)制進(jìn)一步提高高動(dòng)態(tài)環(huán)境中的同步捕獲概率；然后用接收的同步信號(hào)波形和本地同步信號(hào)波形進(jìn)行多級(jí)頻偏估計(jì)和補(bǔ)償，大大提高了頻偏估計(jì)范圍和頻偏估計(jì)精度，而且對(duì)頻偏不敏感，既適用于小頻偏環(huán)境，也適用于大頻偏環(huán)境；和傳統(tǒng)的同步捕獲方法相比，本發(fā)明在大頻偏低信噪比的高動(dòng)態(tài)環(huán)境中，可顯著提高無(wú)線通信系統(tǒng)的同步捕獲概率、頻偏估計(jì)范圍和頻偏估計(jì)精度，而且實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較低，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明高動(dòng)態(tài)環(huán)境中無(wú)線通信系統(tǒng)的同步捕獲方法工作總流程圖；

圖2是一級(jí)相關(guān)值計(jì)算流程圖；

圖3是二級(jí)相關(guān)值計(jì)算流程圖；

圖4是時(shí)間同步捕獲位置定位流程圖；

圖5是頻率同步流程圖；

圖6是本發(fā)明具體實(shí)施方式與傳統(tǒng)同步捕獲方法在加性高斯白噪聲信道(additivewhitegaussiannoise，awgn)下的捕獲性能對(duì)比示意圖；

圖7是本發(fā)明具體實(shí)施方式與傳統(tǒng)同步捕獲方法在awgn信道下的頻偏估計(jì)性能對(duì)比示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。

以采用msk調(diào)制的無(wú)線通信系統(tǒng)和awgn信道環(huán)境為例，進(jìn)行高動(dòng)態(tài)環(huán)境中的同步捕獲，選用的本地捕獲序列是周期長(zhǎng)為l1＝127的m序列，對(duì)應(yīng)的生成多項(xiàng)式為：g(x)＝x⁷+x³+1，本地二級(jí)捕獲圖案是長(zhǎng)度為l2＝7的m序列：{-1,-1,-1,1,1,-1,1}，調(diào)制符號(hào)速率rs＝1mbaud，過(guò)采倍數(shù)nsamp＝5，設(shè){sn}為發(fā)送基帶過(guò)采樣波形序列，{wn}為噪聲序列，△f為收發(fā)頻偏，即接收信號(hào)載頻減去發(fā)送信號(hào)載頻為△f，△θ為收發(fā)之間的載波相位差，tsamp為采樣時(shí)間，且tsamp＝1/(rsnsamp)，則接收的基帶過(guò)采樣波形序列為{rn},n＝1,2,…，rn＝snexp(j(2π△fntsamp+△θ))+wn，本實(shí)施方式采用的同步捕獲方法具體步驟為：

s1、設(shè)定捕獲門(mén)限因子gt和長(zhǎng)度k＝3的差分符號(hào)數(shù)組λ，gt＝0.052，該門(mén)限因子下，es/n0＝0db時(shí)本方法的虛警概率為2×10-⁵，λ＝[λ(1)λ(2)…λ(3)]＝[450444]，其值是每級(jí)差分對(duì)應(yīng)的符號(hào)數(shù)；

s2、初始化滑動(dòng)相關(guān)初始位置n，n＝1；

s3、對(duì)當(dāng)前樣點(diǎn)位置n的接收信號(hào)進(jìn)行符號(hào)級(jí)差分解調(diào)，得到差分解調(diào)軟信息dn；

s4、判斷當(dāng)前位置n是否大于(l1-1)nsamp，若是，則計(jì)算一級(jí)相關(guān)值，否則轉(zhuǎn)s7，一級(jí)相關(guān)值計(jì)算包括：

s41、當(dāng)前樣點(diǎn)位置n的符號(hào)級(jí)差分解調(diào)軟信息dn與等間隔的前l(fā)1-1個(gè)差分解調(diào)軟信息構(gòu)成當(dāng)前差分解調(diào)軟信息序列d，間隔為nsamp個(gè)采樣點(diǎn)；

s42、當(dāng)前差分解調(diào)軟信息序列d與本地同步捕獲序列共軛相乘求和再除以l1，得到當(dāng)前樣點(diǎn)位置n對(duì)應(yīng)的一級(jí)相關(guān)值z(mì)n，

s5、判斷當(dāng)前位置n是否大于(l1l2-1)nsamp，若是，則計(jì)算二級(jí)相關(guān)值，否則轉(zhuǎn)s7，二級(jí)相關(guān)值計(jì)算包括：

s51、當(dāng)前樣點(diǎn)位置n的一級(jí)相關(guān)值z(mì)n與等間隔的前l(fā)2-1個(gè)一級(jí)相關(guān)值構(gòu)成當(dāng)前二級(jí)捕獲圖案間隔為l1nsamp個(gè)采樣點(diǎn)；

s52、當(dāng)前二級(jí)捕獲圖案z與本地二級(jí)捕獲圖案共軛相乘求和再除以l2，得到當(dāng)前樣點(diǎn)位置n對(duì)應(yīng)的二級(jí)相關(guān)值cn，

s6、判斷二級(jí)相關(guān)值cn的模方是否大于門(mén)限vt，若是，轉(zhuǎn)s8；否則，轉(zhuǎn)s7；其中，門(mén)限為接收信號(hào)平均功率的估計(jì)值，計(jì)算方法為：

從當(dāng)前樣點(diǎn)位置n向前取(l1l2-1)nsamp個(gè)樣點(diǎn)的接收信號(hào)波形，對(duì)其模方值求平均得到信號(hào)平均功率

s7、滑動(dòng)到下一位置，n＝n+1，轉(zhuǎn)s3；

s8、時(shí)間同步捕獲位置定位，包括：

s81、計(jì)算當(dāng)前樣點(diǎn)位置n之后的nsamp-1個(gè)樣點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的符號(hào)級(jí)差分解調(diào)軟信息，得到

s82、計(jì)算樣點(diǎn)位置n+1,n+2,…,n+nsamp-1對(duì)應(yīng)的一級(jí)相關(guān)值其中，的計(jì)算方法同s4；

s83、計(jì)算樣點(diǎn)位置n+1,n+2,…,n+nsamp-1對(duì)應(yīng)的二級(jí)相關(guān)值其中，的計(jì)算方法同s5；

s84、在nsamp個(gè)二級(jí)相關(guān)值的模方中找出最大值對(duì)應(yīng)的樣點(diǎn)位置，作為準(zhǔn)確時(shí)間同步捕獲位置，時(shí)間同步捕獲完成；

s9、頻率同步：根據(jù)時(shí)間同步捕獲位置對(duì)應(yīng)的接收同步信號(hào)波形r與本地同步信號(hào)波形s進(jìn)行多級(jí)頻偏估計(jì)和補(bǔ)償，包括：

s91、初始化頻偏估計(jì)級(jí)數(shù)k＝1；

s92、校正波形：根據(jù)s8得到的準(zhǔn)確時(shí)間同步捕獲位置，將時(shí)間同步捕獲位置對(duì)應(yīng)的接收同步信號(hào)波形與本地同步信號(hào)波形共軛相乘，得到校正波形其中

s93、計(jì)算校正波形分段均值：按照當(dāng)前頻偏估計(jì)級(jí)數(shù)k對(duì)應(yīng)的差分符號(hào)數(shù)λ(k)對(duì)校正波形分段，每段包含λ(k)個(gè)符號(hào)，共個(gè)分段，其中表示向下取整，并對(duì)分段后的校正波形求均值，得到的u個(gè)均值構(gòu)成了校正波形分段均值序列其中，

s94、計(jì)算第k級(jí)相位差：根據(jù)ma相鄰值共軛相乘的均值，計(jì)算第k級(jí)相位差△θk，

s95、估計(jì)第k級(jí)頻偏：根據(jù)△θk，計(jì)算第k級(jí)頻偏估計(jì)值

s96、補(bǔ)償頻偏：對(duì)接收同步信號(hào)波形進(jìn)行第k次頻偏補(bǔ)償，得到頻偏補(bǔ)償后的接收同步信號(hào)波形其中更新接收同步信號(hào)波形r，令r＝r′；

s97、判斷當(dāng)前差分級(jí)數(shù)k是否大于等于總級(jí)數(shù)k：如果k≥k，轉(zhuǎn)s99；否則，轉(zhuǎn)s98；

s98、更新頻偏估計(jì)級(jí)數(shù)k＝k+1；

s99、累加多級(jí)頻偏估計(jì)結(jié)果作為最終頻偏估計(jì)結(jié)果

圖6為本實(shí)施方式與傳統(tǒng)基于時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)的同步串行捕獲方法在awgn信道下的捕獲概率和虛警概率性能比較，其中，橫坐標(biāo)為歸一化符號(hào)噪聲比es/n0，縱坐標(biāo)為捕獲概率pd和虛警概率pf；調(diào)制方法采用msk，調(diào)制符號(hào)速率rs為1mbaud，過(guò)采倍數(shù)nsamp為5，兩種方法的本地同步捕獲序列均為長(zhǎng)度l1＝127的m序列，設(shè)置的相關(guān)門(mén)限對(duì)應(yīng)的虛警概率相同，均為2×10^-5；傳統(tǒng)方法的本地捕獲圖案為重復(fù)的l2＝7個(gè)同步捕獲序列，l2個(gè)同步捕獲序列的相關(guān)值都大于門(mén)限才認(rèn)為捕獲到，其中，本發(fā)明中本地二級(jí)捕獲圖案選取長(zhǎng)度為l2＝7的m序列：{-1,-1,-1,1,1,-1,1}，其中，1表示本地同步捕獲序列，-1表示本地同步捕獲序列的反相序列，差分解調(diào)方式采用一比特差分解調(diào)，門(mén)限因子gt為0.052；初始頻偏選擇△f＝3.5khz和△f＝100khz兩種情況；仿真結(jié)果表明，在初始頻偏為3.5khz時(shí)，傳統(tǒng)方法由于受頻偏的影響很大，在es/n0≤-2db時(shí)無(wú)法捕獲到同步信號(hào)，在es/n0＝1.25db時(shí)達(dá)到95％的捕獲概率，而本發(fā)明的適用于高動(dòng)態(tài)環(huán)境的同步捕獲方法可以在es/n0為-2.5db時(shí)達(dá)到95％的正確捕獲概率，在捕獲概率為95％時(shí)優(yōu)于傳統(tǒng)方法約3.75db；因?yàn)樾蛄虚L(zhǎng)度l1＝127，符號(hào)速率rs為1mbaud，傳統(tǒng)方法的頻偏估計(jì)范圍為±3.94khz，在大于該頻偏范圍的動(dòng)態(tài)環(huán)境，傳統(tǒng)方法已經(jīng)無(wú)法捕獲到同步信號(hào)，而本發(fā)明方法即使在初始頻偏為100khz時(shí)，當(dāng)es/n0≥-1.5db時(shí)依然能夠達(dá)到95％的正確同步捕獲概率，同步捕獲性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的相關(guān)同步捕獲方法；

圖7為本實(shí)施方式與傳統(tǒng)基于時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)的同步串行捕獲方法在awgn信道下的頻偏估計(jì)性能比較，仿真參數(shù)與圖6的仿真參數(shù)設(shè)置相同，傳統(tǒng)方法采用序列級(jí)相位差分頻偏估計(jì)方法，其理論頻偏估計(jì)范圍為[-rs/(2l1),rs/(2l1)]，即為[-3.94khz,3.94khz]；而本發(fā)明中的采用多級(jí)相位差分頻偏估計(jì)方法，差分符號(hào)數(shù)組λ＝[λ(1)λ(2)…λ(3)]＝[450444]，估計(jì)范圍為[-rs/(2λ(1)),rs/(2λ(1))]，λ(1)表示第一級(jí)的差分符號(hào)數(shù)，本實(shí)施方式的理論頻偏估計(jì)范圍為[-125khz,125khz]；橫坐標(biāo)為es/n0，縱坐標(biāo)為頻偏估計(jì)的均方根誤差(rootmeansquareerror，rmse)；仿真結(jié)果表明，本發(fā)明方法的頻偏估計(jì)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)方法的頻偏估計(jì)性能，在同步捕獲圖案由7個(gè)127長(zhǎng)的m序列構(gòu)成時(shí)，傳統(tǒng)方法無(wú)法估計(jì)3.8khz以上頻偏；而本發(fā)明中提出的適用于高動(dòng)態(tài)環(huán)境的同步捕獲方法可以估計(jì)120khz的大范圍頻偏，并且頻偏估計(jì)精度受初始頻偏的影響很小，在初始頻偏為3.5khz和100khz的情況下，頻偏估計(jì)的rmse幾乎相同，而且距離克拉美-羅界(cramer-raolowerbound，crlb)只有1db的差距，而傳統(tǒng)方法的頻偏估計(jì)精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于本發(fā)明實(shí)施方式；頻偏估計(jì)的crlb為

其中，σ[x]表示x的標(biāo)準(zhǔn)差，m為用于頻偏估計(jì)的符號(hào)數(shù)；因此在相同的同步序列長(zhǎng)度和相同的虛警概率要求下，本發(fā)明方法比傳統(tǒng)方法具有更優(yōu)的同步捕獲性能，并且可大大提高頻偏估計(jì)范圍和頻偏估計(jì)精度，能夠在高動(dòng)態(tài)環(huán)境中很好地完成時(shí)間同步和頻率同步，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。