低信噪比sc-fde系統(tǒng)同步方法及同步裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種低信噪比SC-FDE系統(tǒng)同步方法及同 步裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著抗衰落技術(shù)和無線信號(hào)的低功率接收技術(shù)的發(fā)展，未來低信噪比條件下 SC-FDE的研究將成為一個(gè)熱點(diǎn)，特別是"weightless"（一種低功耗的廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)）已經(jīng)將SC-FDE技術(shù)作為物理層的主要傳輸方案。在低信噪比條件下實(shí)現(xiàn)M2M，不僅需 要在信噪比和數(shù)據(jù)吞吐率之間取得平衡和折中，還要求能夠在15公里內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的抗多 徑傳輸。對(duì)于低信噪比M2M(MachinetoMachine，機(jī)器與機(jī)器間通信）數(shù)字通信系統(tǒng)而言， 同步是一個(gè)十分重要的問題。
[0003] 傳統(tǒng)的SC-FDE系統(tǒng)同步算法多用接收信號(hào)本身前后兩部分做相關(guān)來進(jìn)行算法的 設(shè)計(jì)，基于這種思想的算法對(duì)頻偏大小不敏感，并且在一定程度上也能解決信號(hào)多徑傳輸 帶來的問題。但是這些同步算法基本上都是面向較高信噪比，并且同步精度較差，究其原因 主要是因?yàn)槔媒邮招盘?hào)本身做相關(guān)的方法對(duì)噪聲很敏感，在信噪比較差的情況下同步性 能很差。當(dāng)接收信號(hào)的信噪比較低，同時(shí)載波頻偏范圍又較大時(shí)，傳統(tǒng)的同步算法往往很難 完成信號(hào)的較高精度的同步。
[0004] 因此，需要開發(fā)一種面向低信噪比無線通信接收系統(tǒng)的同步技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的低信噪比條件下傳統(tǒng)SC-FDE系 統(tǒng)同步算法的同步性能差的缺陷，提供一種低信噪比SC-FDE系統(tǒng)同步方法及同步裝置，其 能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的精確同步。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種低信噪比SC-FDE系統(tǒng)同 步方法，其中，發(fā)送端發(fā)送包含第一訓(xùn)練序列A、第二訓(xùn)練序列B、循環(huán)前綴CP和數(shù)據(jù)符號(hào)的 數(shù)據(jù)幀，接收端接收所述數(shù)據(jù)幀并執(zhí)行如下步驟：
[0007] S1.利用第一訓(xùn)練序列A采用并行碼相位搜索算法進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的檢測(cè)、并獲得到 粗頻偏估計(jì)值以糾正粗頻偏值從而獲得經(jīng)過粗頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號(hào)；
[0008] S2.利用第二訓(xùn)練序列B進(jìn)行細(xì)頻偏估計(jì)，以糾正細(xì)頻偏值從而獲得經(jīng)過細(xì)頻偏 糾正之后的數(shù)據(jù)符號(hào)；及
[0009]S3.利用第二訓(xùn)練序列B進(jìn)行符號(hào)定時(shí)估計(jì)；
[0010] 其中，
[0011] 所述第一訓(xùn)練序列A由周期長度為L1的ZC序列重復(fù)T1次構(gòu)成，其中，L1和T1均 為正整數(shù)，且4 <LI< 12、3000 <T1 < 5000,其中T1的值取決于L1、最大頻偏范圍及信 噪比；
[0012] 所述第二訓(xùn)練序列B由周期長度為L2的ZC序列重復(fù)T2次構(gòu)成，其中，L2和T2均 為正整數(shù)，且 1024 <L2 < 3072、2 <T2 < 6。
[0013] 在本發(fā)明所述的低信噪比SC-FDE系統(tǒng)同步方法中，所述循環(huán)前綴CP的長度的設(shè) 置使得在步驟S3中對(duì)符號(hào)定時(shí)估計(jì)點(diǎn)引入一提前量Ng，且對(duì)于主徑不是第一徑的多徑信 道所述提前量Ng的大小至少大于主徑和第一徑的最大時(shí)延。
[0014] 在本發(fā)明所述的低信噪比SC-FDE系統(tǒng)同步方法中，步驟S1包括：
[0015]S1-1.將接收到的信號(hào)與數(shù)字振蕩器（NC0)產(chǎn)生的正交載波進(jìn)行混頻操作，然后 將混頻的輸出與本地訓(xùn)練序列利用FFT(快速傅立葉變換）模塊和IFFT(快速傅立葉逆變 換）模塊進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果；
[0016]S1-2.對(duì)所述相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果利用周期累加的方式實(shí)現(xiàn)預(yù)定長度的相干積分，對(duì) 相干積分后的I和Q兩路輸出取模運(yùn)算并平方相加后得到最終的檢測(cè)判定值V;
[0017]S1-3.將所述檢測(cè)判定值V與設(shè)定的閾值Vt進(jìn)行比較，以判定是否檢測(cè)到數(shù)據(jù)幀； 且
[0018]當(dāng)檢測(cè)到數(shù)據(jù)幀時(shí)，幀檢測(cè)模塊停止工作并且給出DDS此時(shí)的頻率值作為所述粗 頻偏估計(jì)值；
[0019] 當(dāng)沒有檢測(cè)到數(shù)據(jù)幀時(shí)，更新DDS的頻率值并重復(fù)步驟S1-1至步驟S1-3重新進(jìn) 行搜索，直到檢測(cè)到數(shù)據(jù)幀為止。
[0020] 在本發(fā)明所述的低信噪比SC-FDE系統(tǒng)同步方法中，
[0021] 步驟S2包括：利用本地訓(xùn)練序列和接收到的第二訓(xùn)練序列B進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并利 用相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行載波的細(xì)頻偏估計(jì)；
[0022] 步驟S3包括：利用步驟2中本地訓(xùn)練序列和接收到的第二訓(xùn)練序列B相關(guān)運(yùn)算的 結(jié)果對(duì)所述數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行符號(hào)定時(shí)估計(jì)。
[0023] 在本發(fā)明所述的低信噪比SC-FDE系統(tǒng)同步方法中，步驟S2中利用相關(guān)運(yùn)算的結(jié) 果進(jìn)行載波的細(xì)頻偏估計(jì)進(jìn)一步包括：根據(jù)相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果確定第二訓(xùn)練序列B的起始位 置，并根據(jù)所述起始位置計(jì)算歸一化的細(xì)頻偏估計(jì)值。
[0024] 在本發(fā)明所述的低信噪比SC-FDE系統(tǒng)同步方法中，
[0025] 所述FFT(快速傅立葉變換）的長度N為1024點(diǎn)，所述循環(huán)前綴CP的長度大于91 點(diǎn)，發(fā)射端相鄰符號(hào)的時(shí)間間隔^為0. 2ys;且所述第一訓(xùn)練序列中，LI= 8、T1 = 3800 ; 所述第二訓(xùn)練序列中，L2 = 2048、T2 = 2。
[0026] 在本發(fā)明所述的低信噪比SC-FDE系統(tǒng)同步方法中，所述循環(huán)前綴CP的長度為128 點(diǎn)、所述SC-FDE系統(tǒng)的信噪比低至-15dB、及最大的歸一化載波頻偏值為1. 2。
[0027] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是：構(gòu)造一種低信噪比SC-FDE系 統(tǒng)的同步裝置，其中，所述低信噪比SC-FDE系統(tǒng)的發(fā)射端發(fā)送的數(shù)據(jù)幀包含第一訓(xùn)練序列 A、第二訓(xùn)練序列B、循環(huán)前綴CP和數(shù)據(jù)符號(hào)，所述同步裝置包括：
[0028] 幀檢測(cè)模塊，其利用第一訓(xùn)練序列A采用并行碼相位搜索算法進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的檢 測(cè)、并獲得到粗頻偏估計(jì)值以糾正粗頻偏值從而獲得經(jīng)過粗頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號(hào)；
[0029] 細(xì)頻偏糾正模塊，其利用第二訓(xùn)練序列B進(jìn)行細(xì)頻偏估計(jì)，以糾正細(xì)頻偏值從而 獲得經(jīng)過細(xì)頻偏糾正之后的數(shù)據(jù)符號(hào)；及
[0030] 符號(hào)定時(shí)模塊，其利用第二訓(xùn)練序列B進(jìn)行符號(hào)定時(shí)估計(jì)；
[0031]其中，
[0032] 所述第一訓(xùn)練序列A由周期長度為L1的ZC序列重復(fù)T1次構(gòu)成，其中，L1和T1均 為正整數(shù)，且4 <LI< 12、3000 <T1 < 5000,其中T1的值取決于L1、最大頻偏范圍及信 噪比；
[0033] 所述第二訓(xùn)練序列B由周期長度為L2的ZC序列重復(fù)T2次構(gòu)成，其中，L2和T2均 為正整數(shù)，且 1024 <L2 < 3072、2 <T2 < 6。
[0034] 在本發(fā)明所述的低信噪比SC-FDE系統(tǒng)的同步裝置中，所述循環(huán)前綴CP的長度的 設(shè)置使得所述符號(hào)定時(shí)模塊對(duì)符號(hào)定時(shí)估計(jì)點(diǎn)引入一提前量Ng，且對(duì)于主徑不是第一徑的 多徑信道所述提前量Ng的大小至少大于主徑和第一徑的最大時(shí)延。
[0035] 在本發(fā)明所述的低信噪比SC-FDE系統(tǒng)的同步裝置中，所述幀檢測(cè)模塊包括：
[0036] 混頻模塊，用于將接收到的信號(hào)與數(shù)字振蕩器（NC0)產(chǎn)生的正交載波進(jìn)行混頻；
[0037] 第一FFT(快速傅立葉變換）模塊，用于對(duì)混頻的輸出進(jìn)行快速傅立葉變換；
[0038] 第二FFT(快速傅立葉變換）模塊，用于對(duì)本地訓(xùn)練序列進(jìn)行快速傅立葉變換；
[0039] 共輒模塊，用于對(duì)第二FFT模塊的輸出進(jìn)行復(fù)數(shù)共輒運(yùn)算；
[0040] IFFT(快速傅立葉逆變換）模塊，用于對(duì)快速傅立葉變化運(yùn)算與復(fù)數(shù)共輒運(yùn)算的 混頻輸出進(jìn)行快速傅立葉逆變換，得到相關(guān)運(yùn)算后的I分量和Q分量；
[0041] I分量相干積分模塊，利用周期累加的方式對(duì)相關(guān)運(yùn)算后的I分量進(jìn)行預(yù)定長度 的相干積分；
[0042] Q分量相干積分模塊，利用周期累加的方式對(duì)相關(guān)運(yùn)算后的Q分量進(jìn)行預(yù)定長度 的相干積分；
[0043]I分量取模及平方