CN103139126A - 实现无线通信测试平台收发同步的通用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，该方法包括：在发射端产生触发同步信号ZC序列；ZC序列位于待传数据序列前端，并与待传数据序列一起传输到接收端；接收端对接收信号进行去同步头处理，获得待传数据序列；所述去同步头处理的过程为：对接收信号进行自相关处理，获得自相关峰值位置；将以自相关峰值位置为起始位置的接收信号与ZC序列进行互相关，获得互相关峰值位置；所述互相关峰值位置即为所述触发同步信号的初始位置。本发明的触发信号不再是单独在触发线内传输而是与数据是相邻到达，因此同步的效果受传输距离以及传输干扰的影响较小，且不再是仅仅依靠触发电平进行简单的判断，精确度高，而且不需硬件设置，通用性高。

Description

实现无线通信测试平台收发同步的通用方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种同步方法，具体涉及一种实现无线通信测试平台收发同步的通用方法。

背景技术

形成和完善移动通信标准，是一个复杂的过程。首先，需要对相应的技术进行大量的研究，提炼出相应的理论；其次，对相应的理论进行技术仿真，以验证理论、技术等在现实环境中的可行性；然后对相应的技术进行真实的试验。在这一过程中，大量的研究机构与公司会参与进来，进行交流、探讨，最终由权威的标准制定机构形成一套完整的标准，对外公布。在移动通信标准形成的过程中，仿真起到相当重要的作用。当前国内对无线通信关键技术的仿真，大多还是采用纯计算机软件实现的，软件仿真虽然能够反应一定的问题，但是并不能准确的反映真实通信环境，与真实结果仍然相差较远，而解决这一问题的方法就是搭建硬件仿真平台。

硬件仿真平台是利用硬件设备对发射机，信道以及接收机进行更加精确的模拟，从而得出更加真实的结果。对于发射机端与接收机端，可以采用能够产生真正模拟信号的模块，例如E4438c信号发生器，89600矢量信号分析仪等。对于信道，一般是采用相应的数学公式近似模拟电磁信号在真实的物理环境中传播。随着技术的进步，真实的信道仿真器(如EB公司的C8，F8，安捷伦公司的SR5500等)在国内外开始广泛应用。采用信道仿真器进行的软硬结合的仿真，能够对真实的物理环境进行更加准确的逼近，具有更高的可靠性。

综上所述可以看出，硬件仿真平台在测试过程中占有重要的地位。然而在硬件仿真平台的搭建过程中，发射端和接收端之间要经过信道仿真器以及馈线，因此会产生发送和接收不同步的问题，这是在计算机软件仿真过程中不会发生也不会考虑的问题。在通信系统中，不同的通信协议都制定了自己特有的同步方法。对于一个多标准的通用测试平台来说，为不同标准的通信系统分别搭建同步模块的工作量是很大的。

现在实现收发端的同步主要采用硬件触发和软件对参考信号进行处理的方法。硬件触发是指设备商将各个仪表用触发线进行连接，通过触发电平的发送与接收来进行各个仪器之间的同步，这种同步方法存在以下缺点：

1)由于触发信号也要经过触发线的传输，在高速数据传输中经过触发信号同步后仍然会有个别位数的偏移，这对同步要求很高的通信系统的仿真结果会有一定的影响；

2)不同测试标准的仪器触发同步有一定的区别，即使在同一标准下不同的测试设备商提供的触发设置也不完全一样，因此对触发的设置是一个比较复杂的工作；

3)在外场的空口测试中，由于有了触发线的原因，造成了收发设备距离的限制，给中远距离测试带来了困难。

每个通信标准都有自身的同步方法，一般是采用在发送序列插入指定参考信号，再在接收端进行相关等处理得出同步头的位置。但是不同通信系统的参考信号的产生方法和插入位置以及在接收端的处理方法有较大的区别，这就给多标准的测试平台带来了不便。因此急需一种简便通用的能够实现多标准测试平台的同步方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，用以实现各种通信标准硬件仿真平台的收发同步。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种实现无线通信测试平台收发同步的通用方法。

一种实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，包括：

步骤一，在发射端产生触发同步信号，所述触发同步信号为ZC序列；所述ZC序列位于待传数据序列前端，并与待传数据序列一起传输到接收端；

步骤二，在接收端对接收信号进行去同步头处理，获得所述待传数据序列；所述去同步头处理的过程为：

对所述接收信号进行自相关处理，获得自相关峰值位置；

将以所述自相关峰值位置为起始位置的接收信号与所述ZC序列进行互相关，获得互相关峰值位置；所述互相关峰值位置即为所述触发同步信号的初始位置。

作为本发明的一种优选方案，步骤一中，所述触发同步信号还包括零位序列，所述零位序列位于ZC序列和待传数据序列之间。

作为本发明的另一种优选方案，在待传数据序列的前端增加零位序列后进行过采样处理，在过采样处理后的序列的前端增加ZC序列构成所述触发同步信号。

作为本发明的再一种优选方案，经过步骤二所述的去同步头处理后的序列进行降采样获得待传数据序列。

作为本发明的再一种优选方案，步骤二中，所述自相关处理的过程为：对接收信号进行移位；将移位后的接收信号与移位前的接收信号进行对应相乘，并在预设宽度的窗内求和；将窗从开始端往后滑动预设的范围，获得不同滑动位置对应的窗口和，即所述同步信号的自相关结果。

作为本发明的再一种优选方案，所述实现无线通信测试平台收发同步的通用方法还包括：根据数据的初始相位为0，对所述自相关峰值位置的初始相位偏差进行相位纠正。

作为本发明的再一种优选方案，所述实现无线通信测试平台收发同步的通用方法还包括：根据数据的初始相位为0，对所述互相关峰值位置的初始相位偏差进行相位纠正。

如上所述，本发明所述的实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，具有以下有益效果：

1)由于本发明所述的通用方法不再是仅仅依靠触发电平进行简单的判断，而是利用触发信号(ZC序列)的相关处理进行同步，因此本发明所述的同步方式的性能比触发电平方式实现的同步效果要好，偏移位置在一位之内，小于触发电平方式的偏移。

2)由于触发信号不是单独在触发线内传输而是与数据是相邻到达，因此同步的效果受传输距离以及传输干扰的影响较小。

3)与触发方式以及不同标准的同步方式相比，本发明采用触发信号进行同步的一个优势是操作简便，只需要在算法测试的发送端加入同步模块，接收端加入去同步模块就可以实现，不需要硬件触发的复杂设置，并且实现起来与测试平台的设备无关，具有通用性以及很高的实用价值。

附图说明

图1为本发明所述的实现无线通信测试平台收发同步的通用方法的流程示意图。

图2为实施例二所述的产生触发同步信号的具体流程示意图。

图3为实施例二所述的去触发同步信号的具体流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在无线通信系统中，硬件仿真平台的测试结果是算法模块应用到真实系统中的一项重要的指标，硬件仿真平台能够更加真实的模拟通信环境，使仿真结果更加具有说服力。然而在硬件仿真实现过程中由于传输线以及各种中间仪器的原因，收发端的同步是许多硬件仿真平台在搭建过程中经常会碰到的问题，因此在硬件仿真平台的使用上，需要根据不同的通信标准的不同方法来实现同步，给硬件仿真平台测试适用的范围以及硬件仿真的效率带来了很大的损失，因此本发明提出了一种实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，该通用方法有效的解决了硬件仿真平台实现收发同步困难的问题，增加了硬件测试平台的使用范围以及硬件测试系统的测试效率。本发明简便的实现了不同标准的通信系统硬件测试中收发端的同步。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供一种实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤一，在发射端产生触发同步信号，所述触发同步信号为ZC序列；所述ZC序列位于待传数据序列前端，并与待传数据序列一起传输到接收端。

更进一步，所述触发同步信号还可以包括零位序列，所述零位序列位于ZC序列和待传数据序列之间。

再进一步，可以在待传数据序列的前端增加零位序列后进行过采样处理，在过采样处理后的序列的前端增加ZC序列构成发射信号。

步骤二，在接收端对接收信号进行去同步头处理，获得所述待传数据序列；所述同步头即指在待传数据序列前端增加的零位序列和ZC序列。

所述去同步头处理的过程为：

粗同步定位：对所述接收信号进行自相关处理，获得自相关峰值位置；所述自相关处理的过程为：对接收信号进行移位；将移位后的接收信号与移位前的接收信号进行对应相乘，并在预设宽度的窗内求和；将窗从开始端往后滑动预设的范围，获得不同滑动位置对应的窗口和，即所述接收信号的自相关结果。根据数据的初始相位为0这一特性，还可以对所述自相关峰值位置的初始相位偏差进行相位纠正。

精同步定位：将以所述自相关峰值位置为起始位置的接收信号与所述ZC序列进行互相关，获得互相关峰值位置；所述互相关峰值位置即为所述触发同步信号的初始位置。根据数据的初始相位为0这一特性，可以对所述互相关峰值位置的初始相位偏差进行相位纠正。

对经过去同步头处理后的序列进行降采样可获得待传数据序列。

本发明所述的实现无线通信测试平台收发同步的通用方法适用于无线通信系统硬件仿真测试平台，且方便的解决了在无线通信系统硬件仿真平台测试过程中各种通信制式、各种测试仪器收发端的同步问题。

本发明的中心思想是在硬件仿真需要发送的数据前加入新生成的触发信号，与传统的触发电平不同，所述触发信号是ZC序列，在接收端对触发信号进行处理，最终找到数据的开始位。本发明所述的实现无线通信测试平台收发同步的通用方法具有以下有益效果：

1)由于本发明所述的通用方法不再是仅仅依靠触发电平进行简单的判断，而是利用触发信号(ZC序列)的相关处理进行同步，因此本发明所述的同步方式的性能比触发电平方式实现的同步效果要好，偏移位置在一位之内，小于触发电平方式的偏移。

2)由于触发信号不是单独在触发线内传输而是与数据是相邻到达，因此同步的效果受传输距离以及传输干扰的影响较小。

3)与触发方式以及不同标准的同步方式相比，本发明采用触发信号进行同步的一个优势是操作简便，只需要在算法测试的发送端加入同步模块，接收端加入去同步模块就可以实现，不需要硬件触发的复杂设置，并且实现起来与测试平台的设备无关，具有通用性以及很高的实用价值。

实施例二

本实施例提供一种实现无线通信测试平台收发同步的通用方法。由于ZC序列拥有很好的自相关性，因此在本实施例中，触发信号采用的是2048点的ZC序列，并且复制一遍，以便在接收端做移位自相关。本发明所述的实现无线通信测试平台收发同步的通用方法的具体步骤如下：

在发射端，产生触发同步信号的具体流程如图2所示：为了防止所加的ZC序列经过信道以后对要传输序列造成码间干扰，本实施例在要传输序列(也称待传数据)的前端加了64位零，在64位零的前端加入2048点ZC序列，将整个数据序列表示为s(k)，s(k)通过幅度调整以后从发射端发射出去。

s(k)通过信道仿真器或者无线传输在接收端进行接收，接收端接收的数据表示为r(k)。

在接收端，去触发同步信号的具体流程如图3所示：先将接收到的序列r(k)移位2048位获得r′(k)＝r(k+2048)，再将r′(k)与未移位的接收序列r(k)进行对应相乘，并在一个宽度为2048的窗内求和，这个窗从开始端往后滑动预设的滑动范围，即初始搜索范围为40000，求出不同滑动位置对应的窗口和，即接收序列的自相关结果：

$R\left(k\right)=\underset{i=0}{\overset{40000}{\mathrm{\Σ}}}r(k+i+2048)\·r(k+i)$

由于本实施例所述的ZC序列是两端长度均为2048的数据，因此做自相关以后，前一段ZC和后一段ZC会相互重叠，因此R(k的最大值就是粗同步得到的初始位置P：

P＝Position{Max{R(k)}}

初始位置P就是ZC序列中第一数据位的位置，根据这个位置得到了粗同步定位的结果。此外还可以得到第一数据位的位置的初始相位，由于数据的初始相位应该为0，所以可以根据初始相位偏差进行相位纠正。

完成粗同步以后，设定精同步的窗口范围，本实施例设定为粗同步序列(指以初始位置P为开头的S(k))滑动前后32位，搜索窗口内的序列标记为r″(i)，将r″(i)与本地训练序列ZC(i)进行互相关，获得相关结果：

$h=\underset{j=0}{\overset{64}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{4095}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{ZC}\left(i\right)\·r^{\′\′}(i+j)$

由于ZC点数多，因此互相关的性能是非常好的，通过互相关后，会得到一个非常明显的相关峰，根据互相关峰值可以找到发送序列s(k)的精确初始位置。同粗同步一样，可以根据数据初始相位进行相位校正。在进行以上操作之后，进行四倍降采样，恢复出所需要的接收数据，完成收发端同步。

如果没有加入同步算法这一步，仅仅依靠触发同步，由于导线的影响，会有一定的偏差，导致结果比较差，不能达到实现测试的目的。而经过对收端数据的观察，加入同步算法模块以后，能够把收发端同步定位在一位之内，能够达到较好的结果。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，其特征在于，所述实现无线通信测试平台收发同步的通用方法包括：

步骤一，在发射端产生触发同步信号，所述触发同步信号为ZC序列；所述ZC序列位于待传数据序列前端，并与待传数据序列一起传输到接收端；

步骤二，在接收端对接收信号进行去同步头处理，获得所述待传数据序列；所述去同步头处理的过程为：

对所述接收信号进行自相关处理，获得自相关峰值位置；

将以所述自相关峰值位置为起始位置的接收信号与所述ZC序列进行互相关，获得互相关峰值位置；所述互相关峰值位置即为所述触发同步信号的初始位置。

2.根据权利要求1所述的实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，其特征在于：步骤一中，所述触发同步信号还包括零位序列，所述零位序列位于ZC序列和待传数据序列之间。

3.根据权利要求2所述的实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，其特征在于：在待传数据序列的前端增加零位序列后进行过采样处理，在过采样处理后的序列的前端增加ZC序列构成所述触发同步信号。

4.根据权利要求3所述的实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，其特征在于：经过步骤二所述的去同步头处理后的序列进行降采样获得待传数据序列。

5.根据权利要求1所述的实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，其特征在于：步骤二中，所述自相关处理的过程为：

对接收信号进行移位；

将移位后的接收信号与移位前的接收信号进行对应相乘，并在预设宽度的窗内求和；

将窗从开始端往后滑动预设的范围，获得不同滑动位置对应的窗口和，即所述接收信号的自相关结果。

6.根据权利要求1所述的实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，其特征在于：所述实现无线通信测试平台收发同步的通用方法还包括：根据数据的初始相位为0，对所述自相关峰值位置的初始相位偏差进行相位纠正。

7.根据权利要求1所述的实现无线通信测试平台收发同步的通用方法，其特征在于：所述实现无线通信测试平台收发同步的通用方法还包括：根据数据的初始相位为0，对所述互相关峰值位置的初始相位偏差进行相位纠正。

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