CN101902428A - 一种定时同步方法和装置 - Google Patents

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CN101902428A CN2009102029836A CN200910202983A CN101902428A CN 101902428 A CN101902428 A CN 101902428A CN 2009102029836 A CN2009102029836 A CN 2009102029836A CN 200910202983 A CN200910202983 A CN 200910202983A CN 101902428 A CN101902428 A CN 101902428A
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Abstract

本发明提供了一种定时同步方法,包括:获取初始更新周期的一时隙的同步符号位置;以Ntrack帧为周期更新同步符号位置,根据第k个更新周期该时隙的同步符号位置和该更新周期帧间采样偏差估计值
Figure 200910202983.6_AB_2
,得到第k+1个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure 200910202983.6_AB_3
;根据第k个更新周期的该时隙的同步符号位置和该更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure 200910202983.6_AB_2
,得到该更新周期内其他时隙的同步符号位置,其中,帧间采样偏差估计值
Figure 200910202983.6_AB_2
是指一帧内同步符号位置偏移的估计值,k≥0。本发明还提供一种定时同步装置。本发明所述方法和装置,利用广播系统周期性更新同步符号位置,并采样同步预测得到同一更新周期内其他同步符号的位置,减少了同步运算量。

Description

一种定时同步方法和装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域的同步技术,尤其涉及一种定时同步方法和装置。
背景技术
国家广电总局于2006年10月颁布了中国移动多媒体广播行业标准,即CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting)标准,它采用了OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)技术,它是一种公知的多载波调制技术,其主要原理是:将信道分成若干正交子信道,将高速数据转换成并行的低速子数据流,调制到每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道可以看成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道带宽仅仅是原信道带宽的一小部分,信道均衡变得相对容易。OFDM目前已被用于数种无线系统标准中,譬如欧洲数字音频和数字视频广播系统(DAB、DVB-T、DVB-H)、5GHz高数据数率无线LAN(IEEE802.11a,HiperLan2,MMAC)系统等。
中国移动多媒体广播CMMB系统提出了一种新的物理层帧结构,如图1所示,其中,一个无线帧包含40个时隙,每个时隙包含了信标和若干个OFDM符号。图2给出了CMMB系统物理层的帧结构的每一时隙中信标的组成结构示意图。在每一个时隙中,每个信标由一个TxID(发射机标示序列)和两个同样的同步信号(SYNC)组成。每个同步信号的时间长度为204.8微秒。
同步技术是任何一个通信系统首先要解决的实际问题,其性能直接关系到整个通信系统的性能。没有鲁棒的、准确的同步算法,就不可能有可靠的数据传输。OFDM同步过程通常包括粗同步和精同步两个过程。粗同步是利用滑动自相关然后搜索峰值得到粗略的同步位置,而精同步通常是在获得粗略的同步位置后通过检测信道冲击响应的第一有效径得到。
现有技术中,通常对每个同步符号都采用了粗同步加精同步来得到同步位置,运算复杂度高。另外,在同步符号发生深衰落时会出现异常值,因此,现有同步方法不够稳定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种定时同步方法和装置,该方法复杂度低、性能稳定。
为了解决上述问题,本发明提供了一种定时同步方法,包括:
获取初始更新周期的一时隙的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000021
以Ntrack帧为周期更新同步符号位置,根据第k个更新周期该时隙的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000022
和该更新周期帧间采样偏差估计值得到第k+1个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000024
根据第k个更新周期的该时隙的同步符号位置和该更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000026
得到该更新周期内其他时隙的同步符号位置,其中,帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000027
是指一帧内同步符号位置偏移的估计值,k≥0。
进一步地,上述方法还可具有以下特点,按如下方法获取初始更新周期的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000028
在连续Ncoarse时隙内进行粗同步得到Ncoarse个归一化的同步位置依次为x0,x1,…,
Figure B2009102029836D0000029
对x0,x1,…,
Figure B2009102029836D00000210
进行中值滤波得到初始同步位置
Figure B2009102029836D00000211
由初始同步位置
Figure B2009102029836D00000212
和发送端同步符号出现的周期得到同步符号的大致位置;
在连续Nacq个时隙内同步符号上进行Nacq次精同步,得到Nacq个归一化的同步位置x′0,x′1,…,
Figure B2009102029836D00000213
对x′0,x′1,…,
Figure B2009102029836D00000214
进行中值滤波后得到
Figure B2009102029836D00000215
进一步地,上述方法还可具有以下特点,按如下方式得到第k+1个更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000031
其中,Thdec为跟踪值是否异常判决门限,α为权重因子,0≤α≤1,
Figure B2009102029836D0000032
为第k个更新周期的帧间采样偏差估计值,为第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值,k≥0,初始更新周期的帧间采样偏差估计值为的计算方法为,估计第k+1个更新周期中各帧的起始时隙同步符号位置,作差得到相邻各帧的帧间采样偏差,根据相邻各帧的帧间采样偏差,得到
Figure B2009102029836D0000035
进一步地,上述方法还可具有以下特点,按如下方法获取初始更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000036
得到初始更新周期的同步符号位置后,由位置
Figure B2009102029836D0000038
后移M个采样点,M为一帧内的采样点数,在连续Nacq个时隙内同步符号上进行Nacq次精同步,得到Nacq个归一化的同步位置x″0,x″1,…,
Figure B2009102029836D0000039
对x″0,x″1,…,进行中值滤波后得到
Figure B2009102029836D00000311
作差得到初始更新周期内的帧间采样偏差估计值
进一步地,上述方法还可具有以下特点,按如下方式获取第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值
Figure B2009102029836D00000313
3a,在第k+1个更新周期内,根据该更新周期的同步符号位置
Figure B2009102029836D00000314
后移M个样点切取下一帧相同时隙同步符号,M为每帧的采样点数,
3b,对所切取的同步符号进行精同步估计,得到新的归一化的同步位置归一化时切取的同步符号的初始位置作为0;
3c,得到一次帧间采样偏差估计值
3d,按上述步骤3a,3b,3c估计出该更新周期内Ntrack个帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D00000317
3e,对
Figure B2009102029836D00000318
进行中值滤波得到第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值
Figure B2009102029836D00000319
进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述方法还包括:
所述
Figure B2009102029836D00000320
为第k个更新周期的初始时隙的同步符号位置,则第k个更新周期中第i帧第j个时隙同步符号起始位置
Figure B2009102029836D0000041
的值如下:
Figure B2009102029836D0000042
0≤i≤Ntrack-1,0≤j≤Nslott-1
其中,Nslot为每帧包含的时隙数。
本发明还提供一种定时同步装置,包括:
初始同步符号位置获取单元,用于获取初始更新周期的一时隙的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000043
帧间采样偏差估计值获取单元,用于获取第k个更新周期的帧间采样偏差估计值其中,帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000045
是指一帧内同步符号位置偏移的估计值,k≥0;
更新单元,用于以Ntrack帧为周期更新同步符号位置,根据第k个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000046
和该更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000047
得到第k+1个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000048
同步预测单元,用于根据第k个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000049
和该更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D00000410
得到该更新周期内其他时隙的同步符号位置。
进一步地,上述装置还可具有以下特点,所述初始同步符号位置获取单元进一步包括:
初始同步位置获取模块,用于在连续Ncoarse时隙内进行粗同步得到Ncoarse个归一化的同步位置依次为x0,x1,…,对x0,x1,…,进行中值滤波得到初始同步位置
Figure B2009102029836D00000413
精同步模块,用于由初始同步位置和发送端同步符号出现的周期得到同步符号的大致位置;在连续Nacq个时隙内同步符号上进行Nacq次精同步,得到Nacq个归一化的同步位置x′0,x′1, …,
Figure B2009102029836D00000415
滤波模块,用于对x′0,x′1,…,
Figure B2009102029836D00000416
进行中值滤波后得到
Figure B2009102029836D00000417
进一步地,上述装置还可具有以下特点,所述帧间采样偏差估计值获取单元还包括:
初始估计模块,用于获取初始更新周期的帧间采样偏差估计值
跟踪模块,用于对第k+1个更新周期的帧间采样偏差进行跟踪,获取第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值
Figure B2009102029836D0000051
跟踪方法为,估计第k+1个更新周期中各帧的起始时隙同步符号位置,作差得到相邻各帧的帧间采样偏差,根据相邻各帧的帧间采样偏差,得到
Figure B2009102029836D0000052
生成模块,用于根据下式生成第k+1个更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000054
其中,Thdec为跟踪值是否异常判决门限,α为权重因子,0≤α≤1,
Figure B2009102029836D0000055
为第k个更新周期的帧间采样偏差估计值,
Figure B2009102029836D0000056
为第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值,k≥0。
进一步地,上述装置还可具有以下特点,所述初始估计模块按如下方法获取初始更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000057
得到初始更新周期的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000058
后,由位置
Figure B2009102029836D0000059
后移M个采样点,M为一帧内的采样点数,在连续Nacq个时隙内同步符号上进行Nacq次精同步,得到Nacq个归一化的同步位置x″0,x″1,…,
Figure B2009102029836D00000510
对x″0,x″1,…,
Figure B2009102029836D00000511
进行中值滤波后得到
Figure B2009102029836D00000512
作差得到初始更新周期内的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D00000513
进一步地,上述装置还可具有以下特点,所述跟踪模块包括:
切取子单元,用于在第k+1个更新周期内,根据该更新周期的同步符号位置
Figure B2009102029836D00000514
后移M个样点切取下一帧相同时隙同步符号,M为每帧的采样点数,共切取Ntrack次;
估计子单元,对每次所切取的同步符号进行精同步估计,得到新的归一化的同步位置
Figure B2009102029836D00000515
0≤i≤Ntrack-1,归一化时切取的同步符号的初始位置作为0;
采样偏差估计值获取子单元,用于根据估计子单元得到的
Figure B2009102029836D00000516
得到帧间采样偏差估计值0≤i≤Ntrack-1;
滤波子单元,用于对
Figure B2009102029836D00000518
进行中值滤波得到第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值
进一步地,上述装置还可具有以下特点,所述同步预测单元按如下方式进行预测得到第k个更新周期中第i帧第j个时隙同步符号起始位置的值:
Figure B2009102029836D0000062
0≤i≤Ntrack-1,0≤j≤Nslot-1
其中,Nslot为每帧包含的时隙数,所述
Figure B2009102029836D0000063
为第k个更新周期的初始时隙的同步符号位置。
本发明充分利用了中国移动多媒体物理层帧结构的特点,实现了鲁棒的、精确的定时同步位置估计。传统同步技术当某帧信号中断时会丢失同步位置导致系统重启,本发明即使若干帧信号中断仍能跟踪上同步位置。另外,精同步结果在同步符号发生深衰落时会出现异常值,本发明采用同步预测、中值滤波、同步可靠性门限判决等技术剔除了异常值,大大提高了系统同步的鲁棒性。
附图说明
图1是现有CMMB系统中基于时隙划分的帧结构示意图;
图2是现有信标结构示意图;
图3是本发明CMMB终端定时同步方法流程图;
图4是本发明不同长度的中值滤波下的帧间采样偏差捕获失败概率示意图;
图5是本发明跟踪过程中帧间采样偏差随时间变化示意图;
图6是本发明定时同步装置框图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及其技术优势更加清晰,下面将结合附图,以中国移动多媒体广播为例,对本发明提出的CMMB终端定时同步获取的技术方案进行详细描述。
对广播系统来说,可以利用广播发射的周期特性来预测同步位置,不仅降低了复杂度,而且还提高了同步的鲁棒性和精度。
本发明的主要思想是:首先获得一起始同步符号位置
Figure B2009102029836D0000071
然后以Ntrack帧为更新周期调整同步符号位置,调整方法为:根据第k个更新周期的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000072
和帧间采样偏差估计值得到k+1个更新周期的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000074
其中,帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000075
通过第k个更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000076
和第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值
Figure B2009102029836D0000077
加权得到,起始帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000078
通过帧间采样偏差捕获得到。在每个更新周期内,其他时隙的同步符号位置根据和帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D00000710
得到,具体方法见后。为了叙述方便,以
Figure B2009102029836D00000711
为第k个更新周期中第一帧第一个时隙的同步符号位置(此时是起始帧起始时隙的同步符号位置)进行说明。
本发明提供一种定时同步方法,用于在终端得到接收信号的同步位置,如图3所示,包括如下步骤:
步骤301,初始同步,获得初始同步位置
Figure B2009102029836D00000713
所述初始同步,是指在连续Ncoarse时隙内进行粗同步得到Ncoarse个归一化的同步位置依次为x0,x1,…,
Figure B2009102029836D00000714
并对估计出的同步位置进行中值滤波得到初始同步位置
Figure B2009102029836D00000715
上述同步位置归一化是指切取单个时隙数据后,起始采样点重新从0开始计数得到的同步符号起始位置。
其中,粗同步可以采用延迟相关或匹配滤波,然后进行峰值搜索得到。其中,所述中值滤波,是指按下式得到初始同步位置
Figure B2009102029836D00000716
Ncoarse个估计值x0,x1,…,
Figure B2009102029836D00000717
把Ncoarse个数按值的大小排序如下:
Figure B2009102029836D00000718
Figure B2009102029836D00000719
步骤302,进行帧间采样偏差捕获,获得帧间采样偏差捕获值
Figure B2009102029836D00000720
所述帧间采样偏差,是指由于采样时钟的晶振偏差造成的单位帧内定时偏移,即一帧内同步符号位置偏移。
所述帧间采样偏差捕获的过程如下:
2a)由初始同步位置
Figure B2009102029836D0000081
推测出同步符号的大致位置,即由初始同步位置
Figure B2009102029836D0000082
和发送端同步符号出现的周期得到同步符号的大致位置;
2b)在连续Nacq个时隙内同步符号上进行Nacq次精同步,得到Nacq个归一化的同步位置x′0,x′1,…,
Figure B2009102029836D0000083
对x′0,x′1,…,进行中值滤波后得到
Figure B2009102029836D0000085
2c)由位置
Figure B2009102029836D0000086
后移M个样点切取下一帧相同时隙同步符号,在连续Nacq个时隙内同步符号上进行Nacq次精同步,得到Nacq个归一化的同步位置x0,x1,…,对x″0,x″1,…,进行中值滤波后得到
2d)作差得到帧间采样偏差捕获值
当然也可以采用类似方法估计
Figure B2009102029836D00000811
作差得到n-1个然后进行中值滤波得到最终的帧间采样偏差捕获值
Figure B2009102029836D00000813
其中,上述精同步,可以通过搜索信道冲击响应的第一有效径得到。
步骤303,进行帧间采样偏差跟踪;
帧间采样偏差跟踪是指跟踪每个更新周期内的帧间采样偏差,方法为:在每个更新周期中,估计该更新周期中各帧的起始时隙同步符号位置,作差得到相邻各帧的帧间采样偏差,根据相邻各帧的帧间采样偏差,得到该更新周期的帧间采样偏差跟踪值,具体如下:
3a)不失一般性,假定当前同步符号起始位置为0,后移M个样点切取下一帧相同时隙同步符号;
3b)对同步符号进行精同步估计,得到新的归一化的同步位置
Figure B2009102029836D00000814
归一化时切取的同步符号的初始位置作为0;
3c)得到一次帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D00000815
3d)按上述步骤估计出Ntrack次帧间采样偏差值
Figure B2009102029836D00000816
3e)对
Figure B2009102029836D00000817
进行中值滤波得到帧间采样偏差跟踪值
Figure B2009102029836D00000818
即:
T ^ track = Median { y ^ 0 , y ^ 1 , . . . , y ^ N track - 1 } .
步骤304,进行定时同步位置调整;
定时同步位置调整包括帧间采样偏差估计值更新和时隙级同步位置调整两大部分。
其中,帧间采样偏差估计值更新过程如下:
4a)初始化时帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000093
由上述帧间采样偏差捕获过程得到,即
Figure B2009102029836D0000094
4b)帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000095
每Ntrack帧调整一次,假设当前帧间采样偏差估计值为
Figure B2009102029836D0000096
Figure B2009102029836D0000097
上述Thdec为跟踪值是否异常判决门限,用于判定是否采用跟踪值来修正帧间采样偏差估计值,α为利用历史值(第k个更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000098
)和跟踪值(第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值
Figure B2009102029836D0000099
)估计帧间采样偏差值的权重因子,0≤α≤1。
其中,上述时隙级同步位置调整过程如下:
4c)初始化时由上述初始同步和帧间采样偏差捕获过程获得起始帧起始时隙同步符号位置
Figure B2009102029836D00000911
4d)帧同步位置调整周期为Ntrack帧更新一次,不妨将每Ntrack帧看成一个超帧,假定第k个超帧中第一帧第一个时隙同步符号起始位置为
Figure B2009102029836D00000912
则第k+1个超帧的相应同步符号位置为
Figure B2009102029836D00000913
依次递推。
4e)根据超帧的同步符号位置,计算超帧内每个时隙的同步符号起始位置。假定第k个超帧中第i帧第j个时隙同步符号起始位置为
Figure B2009102029836D00000914
则有:
Figure B2009102029836D00000915
0≤i≤Ntrack-1,0≤j≤Nslot-1
其中,Nslot为每帧包含的时隙数,由具体的系统配置决定,比如CMMB标准中Nslot固定为40。
4f)根据时隙同步符号起始位置计算各个OFDM符号FFT窗口起始位置,由于时隙首尾采样点间存在的定时偏差不大,可认为时隙内不存在采样偏差。
下面通过一具体实施例进一步详细说明本发明。
下面给出了本发明CMMB终端定时同步方法的一个实施例,该实施例中各参数如表1所示:
表1本实施例主要参数表
  参数   参数取值   参数意义
  M   107   单位帧采样点数
  Ncoarse   3   初始同步过程连续搜索时隙数
  Nacq   3   帧间采样捕获过程连续搜索时隙数
  Ntrack   3   帧间采样偏差估计值更新周期
  Thdec   40   帧间采样偏差估计值可靠性判决门限
  α   0.75   帧间采样偏差历史值和跟踪值加权因子
本发明实施例定时同步流程具体步骤如下:
步骤401,进行初始化,获得起始帧起始时隙同步符号位置
Figure B2009102029836D0000102
具体方法为:
在连续3个时隙内进行粗同步得到3个归一化的同步位置依次为x0,x1,x2,中值滤波得到初始同步位置
Figure B2009102029836D0000103
由初始同步位置
Figure B2009102029836D0000104
推测出同步符号的大致位置;
在连续3个时隙内同步符号上进行3次精同步,得到3个归一化的同步位置x′0,x′1,x′2,中值滤波后得到
步骤402,进行帧间采样偏差捕获,获得帧间采样偏差捕获值
Figure B2009102029836D0000111
从而获得初始帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000112
具体如下:
由初始同步位置
Figure B2009102029836D0000113
推测出同步符号的大致位置;
在连续3个时隙内同步符号上进行3次精同步,得到3个归一化的同步位置x0,x1,x2,中值滤波后得到
Figure B2009102029836D0000114
由位置
Figure B2009102029836D0000115
后移M(此处取107)个采样点,在连续3个时隙内同步符号上进行3次精同步,得到3个归一化的同步位置x0,x1,x2,中值滤波后得到
Figure B2009102029836D0000116
作差得到帧间采样偏差捕获值
Figure B2009102029836D0000117
步骤403,进行帧间采样偏差跟踪过程,包括:
由当前同步符号位置后移107个采样点切取下一帧相应时隙同步符号;
对同步符号进行精同步估计,得到新的归一化的同步位置
Figure B2009102029836D0000118
得到一次帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000119
按上述步骤估计出3次帧间采样偏差值
Figure B2009102029836D00001110
中值滤波
Figure B2009102029836D00001111
步骤404、进行同步位置调整过程:
定时同步位置调整包括帧间采样偏差估计值更新和时隙级同步位置调整两大部分。
其中,帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D00001112
更新步骤如下:
帧间采样偏差估计值Ntrack帧调整一次,假设当前估计值为
Figure B2009102029836D00001113
Figure B2009102029836D00001114
其中,时隙级同步位置调整过程如下:
帧同步位置调整周期为3帧更新一次,不妨将每3帧看成一个超帧,假定第k个超帧中第一帧第一个时隙同步符号起始位置为
Figure B2009102029836D0000121
则第k+1超帧的相应位置为
Figure B2009102029836D0000122
依次递推。
根据超帧同步位置,计算超帧内每个时隙的同步符号起始位置。假定第k个超帧中第i帧第j个时隙同步符号起始位置为
Figure B2009102029836D0000123
则有:
Figure B2009102029836D0000124
0≤i ≤2,0≤j≤39
根据时隙同步符号起始位置
Figure B2009102029836D0000125
计算各个OFDM符号FFT窗口起始位置,由于时隙首尾采样点间存在的定时偏差不大,可认为时隙内不存在采样偏差。
上述实施例中,帧间采样偏差估计值以一帧为间隔进行计算,但是,也可以2帧或多帧进行计算,如果以p帧进行计算此时M为p帧的采样点数。计算同一更新周期内各时隙的同步符号位置也需要相应变化。
图4给出了本实施例下不同长度的中值滤波的帧间采样偏差捕获失败概率,从图4可知,随着中值滤波器长度的增加,帧间采样偏差捕获失败概率降低。
图5给出了本发明帧间采样偏差跟踪值随时间变化示意图,从图5可知,在跟踪过程中帧间采样偏差估计误差收敛,帧间采样偏差随时间增加而减小。
本发明还提供一种定时同步装置,如图6所示,包括:
初始同步符号位置获取单元,用于获取初始更新周期的一时隙的同步符号位置
帧间采样偏差估计值获取单元,用于获取第k个更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000127
其中,帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000128
是指一帧内同步符号位置偏移的估计值,k≥0;
更新单元,用于以Ntrack帧为周期更新同步符号位置,根据第k个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000131
和该更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000132
得到第k+1个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000133
同步预测单元,用于根据第k个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000134
和该更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000135
得到该更新周期内其他时隙的同步符号位置。
其中,初始同步符号位置获取单元进一步包括:
初始同步位置获取模块,用于在连续Ncoarse时隙内进行粗同步得到Ncoarse个归一化的同步位置依次为x0,x1,…,
Figure B2009102029836D0000136
对x0,x1,…,
Figure B2009102029836D0000137
进行中值滤波得到初始同步位置
Figure B2009102029836D0000138
精同步模块,用于由初始同步位置
Figure B2009102029836D0000139
和发送端同步符号出现的周期得到同步符号的大致位置;在连续Nacq个时隙内同步符号上进行Nacq次精同步,得到Nacq个归一化的同步位置x′0,x′1,…,
滤波模块,用于对x′0,x′1,…,进行中值滤波后得到
Figure B2009102029836D00001312
其中,所述帧间采样偏差估计值获取单元还包括:
初始估计模块,用于获取初始更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D00001313
跟踪模块,用于对第k+1个更新周期的帧间采样偏差进行跟踪,获取第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值
Figure B2009102029836D00001314
跟踪方法为,估计第k+1个更新周期中各帧的起始时隙同步符号位置,作差得到相邻各帧的帧间采样偏差,根据相邻各帧的帧间采样偏差,得到
Figure B2009102029836D00001315
生成模块,用于根据下式生成第k+1个更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D00001316
Figure B2009102029836D00001317
其中,Thdec为跟踪值是否异常判决门限,α为权重因子,0≤α≤1,
Figure B2009102029836D00001318
为第k个更新周期的帧间采样偏差估计值,
Figure B2009102029836D00001319
为第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值,k≥0。
其中,初始估计模块按如下方法获取初始更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D0000141
得到初始更新周期的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000142
后,由位置后移M个采样点,M为一帧内的采样点数,在连续Nacq个时隙内同步符号上进行Nacq次精同步,得到Nacq个归一化的同步位置x″0,x″1,…,
Figure B2009102029836D0000144
对x″0,x″1,…,
Figure B2009102029836D0000145
进行中值滤波后得到
Figure B2009102029836D0000146
作差得到初始更新周期内的帧间采样偏差估计值
其中,跟踪模块包括:
切取子单元,用于在第k+1个更新周期内,根据该更新周期的同步符号位置
Figure B2009102029836D0000148
后移M个样点切取下一帧相同时隙同步符号,M为每帧的采样点数,共切取Ntrack次;
估计子单元,对每次所切取的同步符号进行精同步估计,得到新的归一化的同步位置
Figure B2009102029836D0000149
0≤i≤Ntrack-1;
采样偏差估计值获取子单元,用于根据估计子单元得到的
Figure B2009102029836D00001410
得到帧间采样偏差估计值
Figure B2009102029836D00001411
0≤i≤Ntrack-1;
滤波子单元,用于对
Figure B2009102029836D00001412
进行中值滤波得到第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值
Figure B2009102029836D00001413
同步预测单元按如下方式进行预测得到第k个更新周期中第i帧第j个时隙同步符号起始位置
Figure B2009102029836D00001414
的值:
Figure B2009102029836D00001415
0≤i≤Ntrack-1,0≤j≤Nslot-1
其中,Nslot为每帧包含的时隙数,所述
Figure B2009102029836D00001416
为第k个更新周期的初始时隙的同步符号位置。
本发明可以应用于和CMMB系统类似的广播系统中。
本发明的特点如下:(1)采用了连续多时隙中值滤波方法增强初始同步鲁棒性;(2)利用相邻帧的精同步结果估计帧间采样偏差;(3)采用了中值滤波、同步可靠性门限判决双重机制来保证帧间采样偏差估计更新过程的鲁棒性;(4)充分利用了广播信号的周期特性;(5)基于同步预测技术调整定时同步位置,不需要计算对每个同步符号进行粗同步和精同步,降低了运算复杂度。本发明的信号同步方法利用精同步结果估计帧间采样偏差,结合同步预测、中值滤波、同步可靠性门限判决等技术保证了系统同步的鲁棒性。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不违背本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种定时同步方法,其特征在于,包括:
获取初始更新周期的一时隙的同步符号位置
Figure F2009102029836C0000011
以Ntrack帧为周期更新同步符号位置,根据第k个更新周期该时隙的同步符号位置和该更新周期帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C0000013
得到第k+1个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure F2009102029836C0000014
根据第k个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure F2009102029836C0000015
和该更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C0000016
得到该更新周期内其他时隙的同步符号位置,其中,帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C0000017
是指一帧内同步符号位置偏移的估计值,k≥0。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,按如下方法获取初始更新周期的同步符号位置
Figure F2009102029836C0000018
在连续Ncoarse时隙内进行粗同步得到Ncoarse个归一化的同步位置依次为x0,x1,…,
Figure F2009102029836C0000019
对x0,x1,…,
Figure F2009102029836C00000110
进行中值滤波得到初始同步位置
由初始同步位置
Figure F2009102029836C00000112
和发送端同步符号出现的周期得到同步符号的大致位置;
在连续Nacq个时隙内同步符号上进行Nacq次精同步,得到Nacq个归一化的同步位置x′0,x′1
Figure F2009102029836C00000113
对x′0,x′1,…,进行中值滤波后得到
Figure F2009102029836C00000115
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,按如下方式得到第k+1个更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C00000116
其中,Thdec为跟踪值是否异常判决门限,α为权重因子,0≤α≤1,
Figure F2009102029836C00000118
为第k个更新周期的帧间采样偏差估计值,
Figure F2009102029836C00000119
为第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值,k≥0,初始更新周期的帧间采样偏差估计值为
Figure F2009102029836C00000120
的计算方法为,估计第k+1个更新周期中各帧的起始时隙同步符号位置,作差得到相邻各帧的帧间采样偏差,根据相邻各帧的帧间采样偏差,得到
Figure F2009102029836C00000121
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,按如下方法获取初始更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C0000021
得到初始更新周期的同步符号位置
Figure F2009102029836C0000022
后,由位置
Figure F2009102029836C0000023
后移M个采样点,M为一帧内的采样点数,在连续Nacq个时隙内同步符号上进行Nacq次精同步,得到Nacq个归一化的同步位置x″0,x″1
Figure F2009102029836C0000024
对x″0,x″1,…,
Figure F2009102029836C0000025
进行中值滤波后得到
Figure F2009102029836C0000026
作差得到初始更新周期内的帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C0000027
5.如权利要求3所述的方法,其特征在于,按如下方式获取第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值
3a,在第k+1个更新周期内,根据该更新周期的同步符号位置后移M个样点切取下一帧相同时隙同步符号,M为每帧的采样点数,
3b,对所切取的同步符号进行精同步估计,得到新的归一化的同步位置
Figure F2009102029836C00000210
归一化时切取的同步符号的初始位置作为0;
3c,得到一次帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C00000211
3d,按上述步骤3a,3b,3c估计出该更新周期内Ntrack个帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C00000212
3e,对
Figure F2009102029836C00000213
进行中值滤波得到第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值
Figure F2009102029836C00000214
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:所述
Figure F2009102029836C00000215
为第k个更新周期的初始时隙的同步符号位置,则第k个更新周期中第i帧第j个时隙同步符号起始位置
Figure F2009102029836C00000216
的值如下:
Figure F2009102029836C00000217
0≤i≤Ntrack-1,0≤j≤Nslot-1
其中,Nslot为每帧包含的时隙数。
7.一种定时同步装置,其特征在于,包括:
初始同步符号位置获取单元,用于获取初始更新周期的一时隙的同步符号位置
Figure F2009102029836C00000218
帧间采样偏差估计值获取单元,用于获取第k个更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C0000031
其中,帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C0000032
是指一帧内同步符号位置偏移的估计值,k≥0;
更新单元,用于以Ntrack帧为周期更新同步符号位置,根据第k个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure F2009102029836C0000033
和该更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C0000034
得到第k+1个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure F2009102029836C0000035
同步预测单元,用于根据第k个更新周期的该时隙的同步符号位置
Figure F2009102029836C0000036
和该更新周期的帧间采样偏差估计值得到该更新周期内其他时隙的同步符号位置。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述初始同步符号位置获取单元进一步包括:
初始同步位置获取模块,用于在连续Ncoarse时隙内进行粗同步得到Ncoarse个归一化的同步位置依次为x0,x1,…,
Figure F2009102029836C0000038
对x0,x1,…,
Figure F2009102029836C0000039
进行中值滤波得到初始同步位置
Figure F2009102029836C00000310
精同步模块,用于由初始同步位置
Figure F2009102029836C00000311
和发送端同步符号出现的周期得到同步符号的大致位置;在连续Nacq个时隙内同步符号上进行Nacq次精同步,得到Nacq个归一化的同步位置x′0,x′1,…,
Figure F2009102029836C00000312
滤波模块,用于对x′0,x′1,…,
Figure F2009102029836C00000313
进行中值滤波后得到
Figure F2009102029836C00000314
9.如权利要求7或8所述的装置,其特征在于,所述帧间采样偏差估计值获取单元还包括:
初始估计模块,用于获取初始更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C00000315
跟踪模块,用于对第k+1个更新周期的帧间采样偏差进行跟踪,获取第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值
Figure F2009102029836C00000316
跟踪方法为,估计第k+1个更新周期中各帧的起始时隙同步符号位置,作差得到相邻各帧的帧间采样偏差,根据相邻各帧的帧间采样偏差,得到
Figure F2009102029836C00000317
生成模块,用于根据下式生成第k+1个更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C00000318
Figure F2009102029836C00000319
其中,Thdec为跟踪值是否异常判决门限,α为权重因子,0≤α≤1,
Figure F2009102029836C0000041
为第k个更新周期的帧间采样偏差估计值,
Figure F2009102029836C0000042
为第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值,k≥0。
10.如权利要求9所述的装置,其特征在于,所述初始估计模块按如下方法获取初始更新周期的帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C0000043
得到初始更新周期的同步符号位置
Figure F2009102029836C0000044
后,由位置
Figure F2009102029836C0000045
后移M个采样点,M为一帧内的采样点数,在连续Nacq个时隙内同步符号上进行Nacq次精同步,得到Nacq个归一化的同步位置x″0,x″1,…,
Figure F2009102029836C0000046
对x″0,x″1,…,
Figure F2009102029836C0000047
进行中值滤波后得到
Figure F2009102029836C0000048
作差得到初始更新周期内的帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C0000049
11.如权利要求9所述的装置,其特征在于,所述跟踪模块包括:
切取子单元,用于在第k+1个更新周期内,根据该更新周期的同步符号位置
Figure F2009102029836C00000410
后移M个样点切取下一帧相同时隙同步符号,M为每帧的采样点数,共切取Ntrack次;
估计子单元,对每次所切取的同步符号进行精同步估计,得到新的归一化的同步位置
Figure F2009102029836C00000411
0≤i≤Ntrack-1,归一化时切取的同步符号的初始位置作为0;
采样偏差估计值获取子单元,用于根据估计子单元得到的
Figure F2009102029836C00000412
得到帧间采样偏差估计值
Figure F2009102029836C00000413
0≤i≤Ntrack-1;
滤波子单元,用于对
Figure F2009102029836C00000414
进行中值滤波得到第k+1个更新周期的帧间采样偏差跟踪值
Figure F2009102029836C00000415
12.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述同步预测单元按如下方式进行预测得到第k个更新周期中第i帧第j个时隙同步符号起始位置
Figure F2009102029836C00000416
的值:
Figure F2009102029836C00000417
0≤i≤Ntrack-1,0≤j≤Nslot-1
其中,Nslot为每帧包含的时隙数,所述
Figure F2009102029836C00000418
为第k个更新周期的初始时隙的同步符号位置。
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