CN101478518A - 一种粗同步方法及接收机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粗同步方法，该方法预先设置第一常数和第二常数，并包括：A.对接收信号进行自相关运算，得到对应于各个接收信号采样点的自相关能量值；B.判断所述自相关能量值中是否存在第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值，若存在，则执行步骤C；C.从所述连续低于相关门限的最后一个自相关能量值开始，判断是否存在第二常数个连续大于等于相关门限的自相关能量值，若存在，则执行步骤D；D.根据所述连续大于等于相关门限的自相关能量值所对应的接收信号采样点的位置，确定粗同步位置以及分数倍频偏。本发明还公开了一种接收机。应用本发明能够在存在强噪声、强干扰或强衰落的信道条件下，用较小的运算量实现较高精度的粗同步。

Description

一种粗同步方法及接收机

技术领域

本发明涉及正交频分复用(OFDM)技术，特别涉及一种粗同步方法及接收机。

背景技术

同步是OFDM接收机的关键技术之一，同步精度直接影响接收机的性能。同步技术通常分为粗同步和精同步两步来完成。如果通信系统采用数据帧来解决多用户、多点接入的问题，那么，粗同步需要能够实现帧同步、并能克服时隙模糊，从而为精同步提供一定的判断依据。

现有技术中粗同步方法的实现过程是：在OFDM信号中周期性地携带同步信号，由OFDM接收机根据接收信号(也就是OFDM信号)中的同步信号的自相关模值判断最大模值的位置(即择大判决)，从而获取粗同步所需的粗同步位置和分数倍频偏。所述同步信号可以是：同步符号、循环前缀。其中，每个同步符号至少包括两个相同的符号，如此，才能通过自相关运算进行检测。

上述现有粗同步方法的缺陷在于：在存在强噪声、强干扰或强衰落的信道条件下，对自相关的模值进行择大判决所估计出的同步位置的精度较差，这就需要之后的精同步步骤经过较长时间的修正才能获得较为准确的同步位置，导致同步所需要的时间较长，资源消耗较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种粗同步方法，以在存在强噪声、强干扰或强衰落的信道条件下，用较小的运算量实现较高精度的粗同步。

本发明的另一个主要目的在于提供一种接收机，以在存在强噪声、强干扰或强衰落的信道条件下，用较小的运算量实现较高精度的粗同步。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种粗同步方法，该方法预先设置第一常数和第二常数，还包括以下步骤：

A、对接收信号进行自相关运算，得到对应于各个接收信号采样点的自相关能量值；

B、判断所述自相关能量值中是否存在第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值，若存在，则执行步骤C；

C、从所述连续低于相关门限的最后一个自相关能量值开始，判断是否存在第二常数个连续大于等于自相关门限的自相关能量值，若存在，则执行步骤D；

D、根据所述连续大于等于相关门限的自相关能量值所对应的接收信号采样点的位置，确定粗同步位置以及分数倍频偏。

进一步地，可以预先设置第三常数，所述第三常数大于所述第二常数；

在步骤C中判定存在第二常数个连续大于等于相关门限的自相关能量值，并执行步骤D之前，进一步包括：判断从所述连续小于相关门限的最后一个自相关能量值开始，连续大于等于相关门限的自相关能量值的个数是否小于等于所述第三常数，若小于等于，则执行步骤D。

进一步地，还可以预先确定能够使粗同步的可靠性达到预设门限的信号采样速率；并在步骤A之前进一步包括：以所述确定的信号采样速率对所述接收信号进行重采样；此时，步骤A所述接收信号为：所述经重采样之后的接收信号。

步骤A所述自相关运算可以进一步包括：

A1、对应于各个接收信号采样点，计算

$\mathrm{Ecor}\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{N_{\mathrm{delay}}-1}{\mathrm{\Σ}}}r(n+k)\×r*(n+k+N_{\mathrm{delay}});$

其中，n为采样点的序号；

N_delay为同步信号的时延；

Ecor(n)为对应于第n个采样点的自相关值；

r(n+k)为第(n+k)个采样点的数据；

*为共轭运算；

A2、将Ecor(n)的能量值|Ecor(n)|²或模值abs(Ecor(n))作为对应于各个接收信号采样点的自相关能量值。

所述相关门限可以采用预先设置为常数的方式进行设置，或采用自适应计算的方式进行设置。

所述自适应计算相关门限的方式可以进一步包括：

B1、预先设置第四常数G_det；

B2、计算 $E\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{\mathrm{Nsyn}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(n+k)\right|}^2+\underset{k=0}{\overset{\mathrm{Nsyn}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(n+k+N_{\mathrm{delay}})\right|}^2;$

其中，n为采样点的序号；

r(n+k)为第(n+k)个采样点的数据；

Nsyn为同步信号的长度；

B3、将G_det与E(n)的乘积作为所述相关门限。

步骤D所述确定粗同步位置的方法可以为：

D1、将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的第一个自相关能量值所对应的采样点记为N1；

D2、将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的最后一个自相关能量值所对应的采样点记为N2；

D3、将N1与N2的中点确定为粗同步位置。

步骤D所述确定粗同步位置的方法可以为：

D1’、将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的第一个自相关能量值所对应的采样点记为N1；

D2’、将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的最后一个自相关能量值所对应的采样点记为N2；

D3’、根据接收信号的自相关能量值曲线在N1处的趋势绘制一条经过所述N1、且运动趋势与所述自相关能量值曲线在N1处的趋势相同的直线；

D4’、根据接收信号的自相关能量值曲线在N2处的趋势绘制一条经过所述N2、且运动趋势与所述自相关能量值曲线在N2处的趋势相同的直线；

D5’、将所述两条直线的交点所对应的采样点确定为粗同步位置。

步骤D所述确定分数倍频偏的方法可以为：

将F＝angle(Ecor(N_max))/2πN_delay作为分数倍频偏；

其中，N_max为自相关能量值最大的位置；

angle(Ecor(N_max))表示取角度；

N_delay为同步信号的时延。

一种接收机，包括：存储模块、自相关运算模块、定位模块和粗同步模块；其中：

所述存储模块，用于存储预先设置的第一常数和第二常数；

所述自相关运算模块，用于对接收信号进行自相关运算，得到对应于各个接收信号采样点的自相关能量值；

所述定位模块，用于在所述自相关能量值中搜索第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值的位置，并从所述连续低于相关门限的最后一个自相关能量值开始，搜索第二常数个连续大于等于自相关门限的自相关能量值的位置；

所述粗同步模块，用于根据所述连续大于等于相关门限的自相关能量值所对应的接收信号采样点的位置，确定粗同步位置以及分数倍频偏。

上述接收机中，所述存储模块，可以进一步用于存储预先设置的第三常数，所述第三常数大于所述第二常数；

所述定位模块，还用于判断从所述连续小于相关门限的最后一个自相关能量值开始，连续大于等于相关门限的自相关能量值的个数是否小于等于所述第三常数。

该接收机中可以进一步包括：重采样模块；

所述存储模块，进一步用于存储能够使粗同步的可靠性达到预设门限的信号采样速率；

所述重采样模块，用于以所述存储模块存储的信号采样速率对所述接收信号进行重采样，并用于将所述经重采样之后的接收信号发送给自相关运算模块；

所述自相关运算模块进行所述自相关运算的对象为所述经重采样之后的接收信号。

所述自相关运算模块可以进一步包括：自相关值运算单元和自相关能量运算单元；

所述自相关值运算单元，可以用于对各个接收信号采样点，计算

$\mathrm{Ecor}\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{N_{\mathrm{delay}}-1}{\mathrm{\Σ}}}r(n+k)\×r*(n+k+N_{\mathrm{delay}});$

其中，n为采样点的序号；

N_delay为同步信号的时延；

Ecor(n)为对应于第n个采样点的自相关值；

r(n+k)为第(n+k)个采样点的数据；

*为共轭运算；

所述自相关能量运算单元，可以用于将Ecor(n)的能量值|Ecor(n)|²或模值abs(Ecor(n))作为对应于各个接收信号采样点的自相关能量值。

所述存储模块，可以进一步用于存储预先设置为常数的所述相关门限。

该接收机可以进一步包括：相关门限计算模块，用于自适应计算所述相关门限。

所述存储模块，可以进一步用于存储预先设置的第四常数G_det；

所述相关门限计算模块，还可以用于计算

$E\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{\mathrm{Nsyn}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(n+k)\right|}^2+\underset{k=0}{\overset{\mathrm{Nsyn}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(n+k+N_{\mathrm{delay}})\right|}^2;$

其中，n为采样点的序号；

r(n+k)为第(n+k)个采样点的数据；

Nsyn为同步信号的长度；

并用于将G_det与E(n)的乘积作为所述相关门限。

所述粗同步模块，还可以用于将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的第一个自相关能量值所对应的采样点记为N1，将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的最后一个自相关能量值所对应的采样点记为N2，将N1与N2的中点确定为粗同步位置。

所述粗同步模块，还可以用于将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的第一个自相关能量值所对应的采样点记为N1，将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的最后一个自相关能量值所对应的采样点记为N2；根据接收信号的自相关能量值曲线在N1处的趋势绘制一条经过所述N1、且运动趋势与所述自相关能量值曲线在N1处的趋势相同的直线，根据接收信号的自相关能量值曲线在N2处的趋势绘制一条经过所述N2、且运动趋势与所述自相关能量值曲线在N2处的趋势相同的直线；并用于将所述两条直线的交点所对应的采样点确定为粗同步位置。

所述粗同步模块，还可以用于将F＝angle(Ecor(N_max))/2πN_delay作为分数倍频偏；

其中，N_max为自相关能量值最大的位置；

angle(Ecor(N_max))表示取角度；

N_delay为同步信号的时延。

由上述技术方案可见，本发明提供的粗同步方法通过设置第一常数和第二常数，并通过在对应于各接收信号采样点的自相关能量值中寻找第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值，然后从所述找到的连续小于相关门限的最后一个自相关能量值开始，判断是否存在第二常数个连续大于等于相关门限的自相关能量值，若存在，即可确定粗同步位置位于所述连续大于等于相关门限的自相关能量值对应的采样点内。采用本发明方法能够抵抗强噪声、强干扰或强衰落的信道条件对同步信号的影响，从而找到较为精确的粗同步位置。

本发明提供的接收机通过自相关运算模块对接收信号进行自相关运算，得到对应于各个接收信号采样点的自相关能量值，并通过定位模块首先在所述自相关能量值中搜索第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值的位置，然后从所述连续低于相关门限的最后一个自相关能量值开始，搜索第二常数个连续大于等于自相关门限的自相关能量值的位置，最后由粗同步模块根据所述连续大于等于相关门限的自相关能量值所对应的接收信号采样点的位置，确定粗同步位置以及分数倍频偏。从而在强噪声、强干扰或强衰落的信道条件找到较为精确的粗同步位置。

为进一步提高粗同步的精确度，本发明在上述技术方案的基础上还提供了一种能够避免误判的粗同步方法及接收机，通过进一步预先设置第三常数，并在找到第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值、以及第二常数个连续大于等于相关门限的自相关能量值之后，判断从所述找到的连续小于相关门限的最后一个自相关能量值开始，连续大于等于相关门限的自相关能量值的个数是否小于等于所述第三常数，若小于等于，判定粗同步位置位于所述第二常数个连续大于等于相关门限的自相关能量值对应的采样点内。

此外，本发明在上述技术方案的基础上还提供了一种能够减少运算量的粗同步方法及接收机，通过预先确定能够使粗同步的可靠性达到预设门限的信号采样速率，然后以所述确定的信号采样速率对接收信号进行重采样，并将经重采样之后的接收信号参与本发明后续的粗同步过程。

附图说明

图1为本发明粗同步方法的流程示意图；

图2为同步信号的时延和长度示意图；

图3为本发明一较佳确定粗同步位置的示意图；

图4为同步信号的重复周期示意图；

图5为本发明一较佳接收机的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明的主要思想是：通过在对应于各个采样点的自相关能量值中找出若干个连续小于预设门限的自相关能量值，并判断从所述连续小于预设门限的自相关能量值开始，是否存在若干个连续大于等于预设门限的自相关能量值，如果存在，则判定粗同步位置位于所述连续大于等于预设门限的自相关能量值对应的采样点内。基于本发明上述思想的粗同步方法能够有效抵抗强噪声、强干扰或强衰落的信道条件对同步信号的影响，从而找到较为精确的粗同步位置。

下面结合附图对本发明粗同步方法的具体实施方式进行详细说明。

图1为本发明粗同步方法的流程示意图。参见图1，该方法包括：

步骤101：进行初始设置。

本步骤中可以根据实际应用的需要设置一些常数，用于后续的粗同步过程。所述初始设置的步骤通常只执行一次即可。本步骤中可以设置以下常数：

相关门限，记为th，用于判断采样点的自相关能量值是否符合要求。该相关门限也可以采用自适应计算的方式在粗同步过程中动态设置。

第一常数，记为Na，用于判断连续小于th的自相关能量值的数量是否符合要求。

第二常数；记为Nb，用于判断连续大于等于th的自相关能量值的数量是否符合要求。

在本发明后续步骤的描述过程中，将对所涉及的其他预设常数进行描述，所述常数均可以在本步骤中进行初始设置。

在设置所述常数时，可以根据经验、信道的实际情况以及实际应用的需要进行设置。例如：根据信道的实际情况可以判断大约连续出现多少个自相关能量值大于等于th的采样点为正常情况，然后据此设置所述第二常数。

步骤102：对接收信号进行重采样。

值得说明的是：本步骤所述接收信号是指粗同步处理过程的输入信号，该信号通常是接收天线所接收到的信号经过必要的处理之后得到的，并非接收天线接收的原始信号。

为了在保证粗同步可靠性的前提下，进一步提高计算效率，可以按照本步骤对接收信号进行重采样。具体地：可以预先确定能够使粗同步的可靠性达到预设门限的信号采样速率，然后，在本步骤中以所述确定的信号采样速率对接收信号进行重采样。

例如：中国移动多媒体广播(CMMB)系统粗同步处理过程的输入信号的速率为20MHz，CMMB系统的符号速率为10MHz，可以设置5MHz的重采样速率，如此，经重采样后的输入信号的速率为5MHz。国家地面数字电视系统粗同步处理过程的输入信号的速率为30.24MHz，系统的符号速率为7.56MHz，可以设置30.24MHz的重采样速率，如此，经重采样后的输入信号的速率为30.24MHz。

如果执行了本步骤，对接收信号进行了重采样，则后续粗同步过程中所涉及的接收信号是指经重采样之后的接收信号。

步骤103：对接收信号进行自相关运算，得到对应于各个接收信号采样点的自相关能量值。

在具体实现自相关运算时，可以采取多种方式。本实施例中，以采用自相关滑动窗为例进行说明，包括以下两个步骤：

第1步：根据(1)式计算对应于各个接收信号采样点的自相关值。

$\mathrm{Ecor}\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{N_{\mathrm{delay}}-1}{\mathrm{\Σ}}}r(n+k)\×r*(n+k+N_{\mathrm{delay}})---\left(1\right)$

(1)式中，n为采样点的序号；

Ecor(n)为对应于第n个采样点的自相关值；

r(n+k)为第(n+k)个采样点的数据；

N_delay为同步信号的时延；图2为同步信号的时延和长度示意图；

*为共轭运算。

第2步：计算Ecor(n)的能量值|Ecor(n)|²或模值abs(Ecor(n))作为对应于各个接收信号采样点的自相关能量值。

步骤104：计算相关门限。

如步骤101所述，用于判断采样点的自相关能量值是否符合要求的相关门限th可以预先设置，也可以通过自适应计算的方式进行设置。如果步骤101中没有设置相关门限，本步骤中，可以自适应计算相关门限。由于所述相关门限是根据接收信号自适应计算得到的，因此，其值将动态变化，以下记为th(n)。

在具体实现自适应计算th(n)时，可以采取多种方式。本实施例中，以采用能量滑动窗为例进行说明：

第1步：预先设置常数G_det。

第2步：计算 $E\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{\mathrm{Nsyn}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(n+k)\right|}^2+\underset{k=0}{\overset{\mathrm{Nsyn}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r(n+k+N_{\mathrm{delay}})\right|}^2---\left(2\right)$

(2)式中，n为采样点的序号；

r(n+k)为第(n+k)个采样点的能量；

Nsyn为同步信号的长度，如图2所示。

第3步：将G_det与E(n)的乘积作为所述th(n)。

步骤105：判断所述对应于各接收信号采样点的自相关能量值中是否存在第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值，若存在，则执行步骤106，否则，继续本步骤所述判断。

结合上述各步骤中定义的符号，本步骤所述判断就是：判断|Ecor(n)|²连续小于th或th(n)至少Na次。

若搜索到最后一个采样点处仍然没有符合本步骤所述条件的采样点出现，则对下一段接收信号执行本方法。

步骤106：从所述连续低于相关门限的最后一个自相关能量值开始，判断是否存在第二常数个连续大于等于相关门限的自相关能量值，若存在，则执行步骤107，否则，继续本步骤所述判断。

结合上述各步骤中定义的符号，本步骤所述判断就是：判断|Ecor(n)|²连续大于等于th或th(n)至少Nb次。

若将从连续小于th或th(n)的最后一个|Ecor(n)|²开始的第一个大于等于th或th(n)的|Ecor(n)|²对应的采样点记为N1，将连续大于等于th或th(n)的最后一个|Ecor(n)|²对应的采样点记为N2，则步骤105和步骤106的判断结果可以表示为以下式(3)～式(8)：

|Ecor(N1-1)|²<th(N1-1)                      (3)

|Ecor(N1)|²≥th(N1)                         (4)

|Ecor(N2)|²≥th(N2)                         (5)

|Ecor(N2+1)|²<th(N2+1)                      (6)

N2-N1≥Nb                                   (7)

N2>N1                                       (8)

若搜索到最后一个采样点处仍然没有符合本步骤所述条件的采样点出现，则对下一段接收信号执行本方法。

步骤107：判断从所述连续小于相关门限的最后一个自相关能量值开始，连续大于等于相关门限的自相关能量值的个数是否小于等于所述第三常数，若小于等于，则执行步骤108，否则，结束本方法。

本步骤是为进一步提高粗同步的可靠性，避免误判而引入的步骤。如果不执行本步骤，可以在执行完步骤106之后直接执行步骤108。

为描述简便，以下将所述第三常数记为Nc。结合上述各步骤中定义的符号，本步骤所述判断就是：判断|Ecor(n)|²连续大于等于th或th(n)至多Nc次。

步骤105～步骤107的判断结果可以表示为以下式(3)～式(6)、式(8)、以及式(9)：

Nc≥N2-N1≥Nb                          (9)

步骤108：判断自相关能量值最大的位置是否处于N1和N2之间，若处于N1和N2之间，则继续执行步骤109，否则，结束本方法。

本步骤也是为进一步提高粗同步的可靠性，避免误判而引入的附加步骤。如果不执行本步骤，可以在执行完步骤106或步骤107之后直接执行步骤109。

结合上述各步骤中定义的符号，若之前的步骤中用于判断的是Ecor(n)的能量值|Ecor(n)|²，则本步骤所述判断就是满足式(10)和式(11)：

|Ecor(N_max)|²＝max(|Ecor(n)|²)         (10)

N2≥N_max≥N1                           (11)

或者，若之前的步骤中用于判断的是Ecor(n)的模值abs(Ecor(n))，则本步骤中所述判断就是满足式(12)和式(11)：

abs(Ecor(Nmax))＝max(abs(Ecor(n)))    (12)

步骤109：根据所述连续大于等于相关门限的自相关能量值所对应的接收信号采样点的位置，确定粗同步位置以及分数倍频偏。

本步骤中，是根据N1和N2的位置确定粗同步位置。一种较简单的方法就是直接将N1和N2的中点作为粗同步位置。

为提高粗同步的准确性，可以利用接收信号的自相关能量值曲线的几何关系确定粗同步位置。下面通过一个示例进行说明。

图3为本发明一较佳确定粗同步位置的示意图。参见图3：

图中所示水平直线相关门限th；N1和N2的物理意义如前所述；

图中所示曲线为接收信号的自相关能量值曲线；所述曲线中，在水平直线之上的部分为自相关能量值大于th的部分采样点，在水平直线之下的部分为自相关能量值小于th的部分采样点；

图中所示经过N1的直虚线为根据接收信号的自相关能量值曲线在N1处附近的趋势，所绘制的一条运动趋势与该自相关能量值曲线在N1处的趋势相同的直线；

图中所示经过N2的直虚线为根据接收信号的自相关能量值曲线在N2处附近的趋势，所绘制的一条运动趋势与该自相关能量值曲线在N2处的趋势相同的直线；

图中所示竖直实线为经过所述两条直虚线的交点所作的垂直于水平直线的直线，该直线与水平直线的交点所对应的采样点即为粗同步位置。

采用图3所示方法可以根据自相关能量值曲线的运动趋势确定粗同步位置，从而使粗同步的精确度更高。

在确定粗同步位置之后，可以根据式(12)确定分数倍频偏：

F＝angle(Ecor(N_max))/2πN_delay              (12)

其中，N_max为自相关能量值最大的位置；

angle(Ecor(N_max))表示取角度；

N_delay为同步信号的时延，如图2所示。

至此，结束本发明粗同步方法。

如前所述，OFDM信号中周期性携带有同步信号，假设同步信号的重复周期为T，则在时长为T的接收信号内通常应当包含同步信号。因此，为了保证粗同步的可靠性，本发明图2所示方法应当针对时长大于等于T的一段接收信号进行。当然，在实际应用中，也可以如图2所示流程一样，在接收信号中搜索到符合条件的粗同步位置则停止搜索，而无需一定搜索时长为T的一段接收信号。

图4为同步信号的重复周期示意图。图4中的同步信号为信标，每个时隙中包含一个信标，每个时隙的时长为25ms，因此，图4所示示例中，同步信号的重复周期T为25ms。

对应于上述粗同步方法，本发明还提供了一种接收机。图5为本发明一较佳接收机的组成结构示意图。参见图5，该接收机包括：存储模块510、自相关运算模块520、定位模块530和粗同步模块540；其中：

所述存储模块510，用于存储预先设置的第一常数和第二常数；

所述自相关运算模块520，用于对接收信号进行自相关运算，得到对应于各个接收信号采样点的自相关能量值；

所述定位模块530，用于在所述自相关能量值中搜索第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值的位置，并从所述连续低于相关门限的最后一个自相关能量值开始，搜索第二常数个连续大于等于自相关门限的自相关能量值的位置；

所述粗同步模块540，用于根据所述连续大于等于相关门限的自相关能量值所对应的接收信号采样点的位置，确定粗同步位置以及分数倍频偏。

图4所示接收机中的存储模块510，可以进一步用于存储预先设置的第三常数，所述第三常数大于所述第二常数；

图4所示定位模块530，还可以用于判断从所述连续小于相关门限的最后一个自相关能量值开始，连续大于等于相关门限的自相关能量值的个数是否小于等于所述第三常数。

较佳地，图4所示接收机中可以进一步包括：重采样模块550；

所述存储模块510，可以进一步用于存储能够使粗同步的可靠性达到预设门限的信号采样速率；

所述重采样模块550，可以用于以所述存储模块存储的信号采样速率对所述接收信号进行重采样，并用于将所述经重采样之后的接收信号发送给自相关运算模块；

此时，所述自相关运算模块520进行所述自相关运算的对象为所述经重采样之后的接收信号。

图4所示接收机中的自相关运算模块520可以进一步包括：自相关值运算单元521和自相关能量运算单元522；

所述自相关值运算单元521，可以用于对各个接收信号采样点，计算

$\mathrm{Ecor}\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{N_{\mathrm{delay}}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}r(n+k)\&times;r*(n+k+N_{\mathrm{delay}});$

其中，n为采样点的序号；

N_delay为同步信号的时延；

Ecor(n)为对应于第n个采样点的自相关值；

r(n+k)为第(n+k)个采样点的数据；

*为共轭运算；

所述自相关能量运算单元522，可以用于将Ecor(n)的能量值|Ecor(n)|²或模值abs(Ecor(n))作为对应于各个接收信号采样点的自相关能量值。

如前所述，本发明所述相关门限可以采用预先设置为常数的方式进行设置，也可以采用自适应计算的方式进行设置。

当采用预先设置为常数的方式设置相关门限时，图4所示接收机中的存储模块510，可以进一步用于存储预先设置为常数的所述相关门限。

当采用自适应计算的方式设置相关门限时，图4所示接收机中可以进一步包括：相关门限计算模块560，用于自适应计算所述相关门限。

对应于所述采用自适应计算设置相关门限的方式，所述存储模块510，可以进一步用于存储预先设置的第四常数G_det；

所述相关门限计算模块560，还可以用于计算

$E\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{\mathrm{Nsyn}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|r(n+k)\right|}^2+\underset{k=0}{\overset{\mathrm{Nsyn}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|r(n+k+N_{\mathrm{delay}})\right|}^2;$

其中，n为采样点的序号；

r(n+k)为第(n+k)个采样点的数据；

Nsyn为同步信号的长度；

并用于将G_det与E(n)的乘积作为所述相关门限。

所述粗同步模块540，还可以用于将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的第一个自相关能量值所对应的采样点记为N1，将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的最后一个自相关能量值所对应的采样点记为N2，将N1与N2的中点确定为粗同步位置。

所述粗同步模块540，还可以用于将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的第一个自相关能量值所对应的采样点记为N1，将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的最后一个自相关能量值所对应的采样点记为N2；根据接收信号的自相关能量值曲线在N1处的趋势绘制一条经过所述N1、且运动趋势与所述自相关能量值曲线在N1处的趋势相同的直线，根据接收信号的自相关能量值曲线在N2处的趋势绘制一条经过所述N2、且运动趋势与所述自相关能量值曲线在N2处的趋势相同的直线；并用于将所述两条直线的交点所对应的采样点确定为粗同步位置。

所述粗同步模块540，还可以用于将F＝angle(Ecor(N_max))/2πN_delay作为分数倍频偏；

其中，N_max为自相关能量值最大的位置；

angle(Ecor(N_max))表示取角度；

N_delay为同步信号的时延。

由上述实施例可见，本发明提供的粗同步方法通过设置第一常数和第二常数，并通过在对应于各接收信号采样点的自相关能量值中寻找第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值，然后从所述找到的连续小于相关门限的最后一个自相关能量值开始，判断是否存在第二常数个连续大于等于相关门限的自相关能量值，若存在，即可确定粗同步位置位于所述连续大于等于相关门限的自相关能量值对应的采样点内。采用本发明方法能够抵抗强噪声、强干扰或强衰落的信道条件对同步信号的影响，从而找到较为精确的粗同步位置。

本发明提供的接收机通过自相关运算模块对接收信号进行自相关运算，得到对应于各个接收信号采样点的自相关能量值，并通过定位模块首先在所述自相关能量值中搜索第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值的位置，然后从所述连续低于相关门限的最后一个自相关能量值开始，搜索第二常数个连续大于等于自相关门限的自相关能量值的位置，最后由粗同步模块根据所述连续大于等于相关门限的自相关能量值所对应的接收信号采样点的位置，确定粗同步位置以及分数倍频偏。从而在强噪声、强干扰或强衰落的信道条件找到较为精确的粗同步位置。

本发明实施例在上述技术方案的基础上所提供的避免误判的粗同步方法及接收机，通过预先设置第三常数，并在找到第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值、以及第二常数个连续大于等于相关门限的自相关能量值之后，判断从所述找到的连续小于相关门限的最后一个自相关能量值开始，连续大于等于相关门限的自相关能量值的个数是否小于等于所述第三常数，若小于等于，则判定粗同步位置位于所述第二常数个连续大于等于相关门限的自相关能量值对应的采样点内，从而有效避免了误判的发生。

此外，本发明在上述技术方案的基础上所提供的减少运算量的粗同步方法及接收机，通过预先确定能够使粗同步的可靠性达到预设门限的信号采样速率，然后以所述确定的信号采样速率对接收信号进行重采样，并将经重采样之后的接收信号参与本发明后续的粗同步过程，能够在保证可靠粗同步的前提下，减少运算量，提高计算效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1、一种粗同步方法，其特征在于，该方法预先设置第一常数和第二常数，还包括以下步骤：

A、对接收信号进行自相关运算，得到对应于各个接收信号采样点的自相关能量值；

B、判断所述自相关能量值中是否存在第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值，若存在，则执行步骤C；

C、从所述连续低于相关门限的最后一个自相关能量值开始，判断是否存在第二常数个连续大于等于自相关门限的自相关能量值，若存在，则执行步骤D；

D、根据所述连续大于等于相关门限的自相关能量值所对应的接收信号采样点的位置，确定粗同步位置以及分数倍频偏。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步预先设置第三常数，所述第三常数大于所述第二常数；

在步骤C中判定存在第二常数个连续大于等于相关门限的自相关能量值，并执行步骤D之前，进一步包括：判断从所述连续小于相关门限的最后一个自相关能量值开始，连续大于等于相关门限的自相关能量值的个数是否小于等于所述第三常数，若小于等于，则执行步骤D。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步预先确定能够使粗同步的可靠性达到预设门限的信号采样速率；

在步骤A之前进一步包括：以所述确定的信号采样速率对所述接收信号进行重采样；

步骤A所述接收信号为：所述经重采样之后的接收信号。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤A所述自相关运算进一步包括：

A1、对应于各个接收信号采样点，计算

$\mathrm{Ecor}\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{N_{\mathrm{delay}}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}r(n+k)\&times;r*(n+k+N_{\mathrm{delay}});$

其中，n为采样点的序号；

N_delay为同步信号的时延；

Ecor(n)为对应于第n个采样点的自相关值；

r(n+k)为第(n+k)个采样点的数据；

*为共轭运算；

A2、将Ecor(n)的能量值|Ecor(n)|²或模值abs(Ecor(n))作为对应于各个接收信号采样点的自相关能量值。

5、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述相关门限采用预先设置为常数的方式进行设置，或采用自适应计算的方式进行设置。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述自适应计算相关门限的方式进一步包括：

B1、预先设置第四常数G_det；

B2、计算 $E\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{\mathrm{Nsyn}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|r\left(n+k\right)\right|}^2+\underset{k=0}{\overset{\mathrm{Nsyn}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{|r(n+k+N_{\mathrm{delay}})|}^2;$

其中，n为采样点的序号；

r(n+k)为第(n+k)个采样点的数据；

Nsyn为同步信号的长度；

B3、将G_det与E(n)的乘积作为所述相关门限。

7、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤D所述确定粗同步位置的方法为：

D1、将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的第一个自相关能量值所对应的采样点记为N1；

D2、将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的最后一个自相关能量值所对应的采样点记为N2；

D3、将N1与N2的中点确定为粗同步位置。

8、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤D所述确定粗同步位置的方法为：

D1’、将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的第一个自相关能量值所对应的采样点记为N1；

D2’、将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的最后一个自相关能量值所对应的采样点记为N2；

D3’、根据接收信号的自相关能量值曲线在N1处的趋势绘制一条经过所述N1、且运动趋势与所述自相关能量值曲线在N1处的趋势相同的直线；

D4’、根据接收信号的自相关能量值曲线在N2处的趋势绘制一条经过所述N2、且运动趋势与所述自相关能量值曲线在N2处的趋势相同的直线；

D5’、将所述两条直线的交点所对应的采样点确定为粗同步位置。

9、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤D所述确定分数倍频偏的方法为：

将F＝angle(Ecor(N_max))/2πN_delay作为分数倍频偏；

其中，N_max为自相关能量值最大的位置；

angle(Ecor(N_max))表示取角度；

N_delay为同步信号的时延。

10、一种接收机，其特征在于，包括：存储模块、自相关运算模块、定位模块和粗同步模块；其中：

所述存储模块，用于存储预先设置的第一常数和第二常数；

所述自相关运算模块，用于对接收信号进行自相关运算，得到对应于各个接收信号采样点的自相关能量值；

所述定位模块，用于在所述自相关能量值中搜索第一常数个连续小于相关门限的自相关能量值的位置，并从所述连续低于相关门限的最后一个自相关能量值开始，搜索第二常数个连续大于等于自相关门限的自相关能量值的位置；

所述粗同步模块，用于根据所述连续大于等于相关门限的自相关能量值所对应的接收信号采样点的位置，确定粗同步位置以及分数倍频偏。

11、根据权利要求10所述的接收机，其特征在于：

所述存储模块，进一步用于存储预先设置的第三常数，所述第三常数大于所述第二常数；

所述定位模块，还用于判断从所述连续小于相关门限的最后一个自相关能量值开始，连续大于等于相关门限的自相关能量值的个数是否小于等于所述第三常数。

12、根据权利要求10或11所述的接收机，其特征在于，该接收机中进一步包括：重采样模块；

所述存储模块，进一步用于存储能够使粗同步的可靠性达到预设门限的信号采样速率；

所述重采样模块，用于以所述存储模块存储的信号采样速率对所述接收信号进行重采样，并用于将所述经重采样之后的接收信号发送给自相关运算模块；

所述自相关运算模块进行所述自相关运算的对象为所述经重采样之后的接收信号。

13、根据权利要求10或11所述的接收机，其特征在于，所述自相关运算模块进一步包括：自相关值运算单元和自相关能量运算单元；

所述自相关值运算单元，用于对各个接收信号采样点，计算

$\mathrm{Ecor}\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{N_{\mathrm{delay}}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}r(n+k)\&times;r*(n+k+N_{\mathrm{delay}});$

其中，n为采样点的序号；

N_delay为同步信号的时延；

Ecor(n)为对应于第n个采样点的自相关值；

r(n+k)为第(n+k)个采样点的数据；

*为共轭运算；

所述自相关能量运算单元，用于将Ecor(n)的能量值|Ecor(n)|²或模值abs(Ecor(n))作为对应于各个接收信号采样点的自相关能量值。

14、根据权利要求10或11所述的接收机，其特征在于：

所述存储模块，进一步用于存储预先设置为常数的所述相关门限。

15、根据权利要求10或11所述的接收机，其特征在于，该接收机进一步包括：

相关门限计算模块，用于自适应计算所述相关门限。

16、根据权利要求15所述的接收机，其特征在于：

所述存储模块，进一步用于存储预先设置的第四常数G_det；

所述相关门限计算模块，还用于计算

$E\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{\mathrm{Nsyn}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left|r\left(n+k\right)\right|}^2+\underset{k=0}{\overset{\mathrm{Nsyn}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{|r(n+k+N_{\mathrm{delay}})|}^2;$

其中，n为采样点的序号；

r(n+k)为第(n+k)个采样点的数据；

Nsyn为同步信号的长度；

并用于将G_det与E(n)的乘积作为所述相关门限。

17、根据权利要求10或11所述的接收机，其特征在于：

所述粗同步模块，还用于将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的第一个自相关能量值所对应的采样点记为N1，将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的最后一个自相关能量值所对应的采样点记为N2，将N1与N2的中点确定为粗同步位置。

18、根据权利要求10或11所述的接收机，其特征在于：

所述粗同步模块，还用于将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的第一个自相关能量值所对应的采样点记为N1，将所述连续大于等于相关门限的自相关能量值中的最后一个自相关能量值所对应的采样点记为N2；根据接收信号的自相关能量值曲线在N1处的趋势绘制一条经过所述N1、且运动趋势与所述自相关能量值曲线在N1处的趋势相同的直线，根据接收信号的自相关能量值曲线在N2处的趋势绘制一条经过所述N2、且运动趋势与所述自相关能量值曲线在N2处的趋势相同的直线；并用于将所述两条直线的交点所对应的采样点确定为粗同步位置。

19、根据权利要求10或11所述的接收机，其特征在于：

所述粗同步模块，还用于将F＝angle(Ecor(N_max))/2πN_delay作为分数倍频偏；

其中，N_max为自相关能量值最大的位置；

angle(Ecor(N_max))表示取角度；

N_delay为同步信号的时延。

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