CN103269324B - 多径信道环境下的定时跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多径信道环境下的定时跟踪方法，包括以下步骤：S1：模数转换器对接收信号进行两倍过采样，以获得两倍过采样后数据；S2：对两倍过采样后数据进行匹配滤波和上采样得到四倍过采样后数据；S3：根据相关峰位置变化对四倍过采样后数据进行下采样，以得到两倍过采样同步数据；S4：对两倍过采样同步数据进行先进先出和均衡处理以得到均衡后同步数据；S5：将均衡后同步数据输入相关器得到相关峰位置信息和定时偏差；以及S6:根据定时偏差对均衡后同步数据进行插值处理以得到定时补偿和均衡后数据，完成定时跟踪功能。本发明实施例通过将均衡与定时构成环路，提高了多径信道下的定时跟踪性能和均衡效率。

Description

多径信道环境下的定时跟踪方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种多径信道环境下的定时跟踪方法。

背景技术

在密集复杂多径信道环境下，传统的盲定时跟踪方法无法正常工作，必须采用数据辅助的方法来进行定时跟踪。通常情况下，系统在所要发送的信息中插入若干收端已知序列来完成定时跟踪任务。系统按照数据块为基本单位进行发送。所有数据块等长，且连续地进行发送。每个数据块由独特字(UW)和载荷(load)两部分组成，如图1所示。所有数据块的UW相同，用于定时捕获、参数估计和定时跟踪。每个数据块的载荷部分不同，用于携带信息。

接收端通过将匹配滤波后的信号与本地UW进行滑动相关来完成定时捕获，同时提取定时误差信息用于Farrow插值和下采样控制，完成定时跟踪功能。

在密集复杂多径环境下，现有的方法是先进行定时跟踪，然后再信道均衡消除符号间串扰（ISI），其结构框图如下。

图中箭头上的数字代表过采样倍数。零中频接收信号首先经ADC2倍过采样，再经过匹配滤波器。然后，滤波后数据一方面进入相关器进行相关峰位置检测和定时误差信息提取，另一方面根据提取的定时误差信息完成下采样和Farrow插值。最后，插值后的符号经过FIFO输出到符号级频域均衡器（FDE）消除ISI后进入后续判决模块。

由于信道多径效应，相关器给出的相关峰的形状及其变化情况会产生很大的畸变，无法提取定时误差信息和完成定时捕获。在密集多径信道下，此方案的定时跟踪性能很差。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种多径信道环境下的定时跟踪方法。

为达到上述目的，本发明的实施例提出一种多径信道环境下的定时跟踪方法，包括以下步骤：S1：模数转换器对接收信号进行两倍过采样，以获得两倍过采样后数据；S2：对所述两倍过采样后数据进行匹配滤波和上采样得到四倍过采样后数据；S3：根据相关峰位置变化对所述四倍过采样后数据进行下采样，以得到两倍过采样同步数据；S4：对所述两倍过采样同步数据进行先进先出和均衡处理以得到均衡后同步数据；S5：将所述均衡后同步数据输入相关器得到相关峰位置信息和定时偏差；以及S6：根据所述定时偏差对所述均衡后同步数据进行插值处理以得到定时补偿和均衡后数据，完成定时跟踪功能。

在本发明的一个实施例中，所述均衡为采样级频域均衡。

在本发明的一个实施例中，所述相关峰位置信息和定时误差信息的提取在均衡之后进行。

在本发明的一个实施例中，所述插值处理方式为Farrow插值处理。

本发明实施例通过将均衡与定时构成环路，提高了定时跟踪性能和均衡效率。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的多径信道环境下的定时跟踪方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的多径信道环境下的定时跟踪方法的数据处理示意图；

图3为根据本发明另一个实施例的多径信道环境下的定时跟踪方法的数据处理示意图；

图4为根据本发明一个实施例的毫米波通信系统的定时跟踪示意图；

图5为根据本发明一个实施例的毫米波通信系统中的数据帧结构；

图6为根据本发明另一个实施例的UW的结构图；以及

图7为根据本发明另一个实施例的用于Rummlar信道下的定时跟踪示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

图1为根据本发明一个实施例的多径信道环境下的定时跟踪方法的流程图。图2为根据本发明一个实施例的多径信道环境下的定时跟踪方法的数据处理示意图。如图1所示，根据本发明实施例的多径信道环境下的定时跟踪方法，包括以下步骤：

步骤101，模数转换器对接收信号进行两倍过采样，以获得两倍过采样后数据。

步骤102，对两倍过采样后数据进行匹配滤波和上采样得到四倍过采样后数据。

在本发明的一个实施例中，由于多径的影响，接收的信号已经严重畸变，无法准确地提取定时误差信息，必须首先对信号进行均衡处理。其中，均衡处理在定时跟踪环路中进行。

步骤103，根据相关峰位置变化对四倍过采样后数据进行下采样，以得到两倍过采样同步数据。

在本发明的一个实施例中，为保证频域均衡中FFT窗口的同步，输入到FDE均衡器的数据先进行处理以达到同步状态。均衡之前要建立定时同步，这样才能将FFT窗口对准，以更好地提取定时误差，用于定时跟踪。为此，需要将定时跟踪与均衡形成环路结构，并且需要采样级的均衡。

步骤104，对两倍过采样同步数据进行先进先出和均衡处理以得到均衡后同步数据。

步骤105，将均衡后同步数据输入相关器得到相关峰位置信息和定时偏差。

步骤106，根据定时偏差对均衡后同步数据进行插值处理以得到定时补偿和均衡后数据，完成定时跟踪功能。

图3为根据本发明另一个实施例的多径信道环境下的定时跟踪方法的数据处理示意图。如图3所示，图中箭头上的数字表示过采样倍数。首先由ADC对接收信号进行两倍过采样，然后经过匹配滤波和升采样形成四倍过采样数据。该四倍过采样数据也可直接通过ADC进行四倍过采样得到。根据相关峰位置变化对四倍过采样数据进行下采样，以得到两倍过采样同步数据。利用定时偏差对两倍过采样同步数据进行Farrow插值，得到两倍过采样补偿后数据。两倍过采样补偿后数据经过FDE信道均衡，由相关器提取相关峰位置信息和定时偏差。最后，由FDE均衡输出中的Farrow插值点得到定时补偿和均衡后数据，作后续处理用。

实施例1：

图4为根据本发明一个实施例的毫米波通信系统的定时跟踪示意图。图5为根据本发明一个实施例的毫米波通信系统中的数据帧结构。如图4和图5所示，在本系统中每448个码元中间插入长度为64的GI序列，用于同步和频域均衡（FDE）。GI为Golay序列Ga₆₄。符号周期为1ns。

在本发明的一个实施例中，首先对接收零中频信号进行2倍过采样，然后进行4路串并转换。串并转换完成后利用多相匹配滤波器完成匹配滤波和升采样。由于此操作要在并行结构上实现，所以要按照多相滤波器理论设置滤波器参数。匹配多相滤波器输出4倍过采样数据。4倍过采样数据送到下采样控制模块。下采样控制信号从Ga₆₄相关器发送过来。下采样控制模块输出2倍过采样同步数据，经FIFO输入到FDE采样级均衡器。均衡后的数据一方面进入Ga64相关器进行相关峰检测和定时误差信息的提取，一方面通过Farrow插值得到最佳采样点的值，作为定时补偿和均衡后数据，作后续处理用。

实例2：

图6为根据本发明另一个实施例的UW的结构图。图7为为根据本发明另一个实施例的用于Rummlar信道下的定时跟踪示意图。

Rummlar信道为典型的两径信道，且两径能量几乎相等。所提出的方案二可用于该信道下的定时跟踪。帧结构中一个Block为512个符号，辅助序列为36符号，载荷为476符号。符号周期为2ns，Rummlar两径间隔为6.3ns。基于其他方面考虑，辅助序列即UW定义为如下图所示结构。

PN序列为[111-1-1-11-1-111-11-11]，循环前缀CP为[11-11-11]，UW为[11-11-11111-1-1-11-1-111-11-11111-1-1-11-1-111-11-11]。

此时，只需要对UW中的PN序列进行滑动相关，即可进行相关峰位置检测和定时误差提取。首先采用1GSPS的ADC进行2倍上采样。相关器是PN序列相关器。与实例一相同，信号经过ADC采样后同样经过S/P转换和匹配多相滤波模块，并行实现了匹配滤波和升采样操作。

根据本发明实施例的方法，通过将定时跟踪与均衡构成环路，提高了多径信道下的定时跟踪性能和均衡效率。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种多径信道环境下的定时跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：模数转换器对接收信号进行两倍过采样，以获得两倍过采样后数据；

S2：对所述两倍过采样后数据进行匹配滤波和上采样得到四倍过采样后数据；

S3：根据相关峰位置变化对所述四倍过采样后数据进行下采样，以得到两倍过采样同步数据；

S4：对所述两倍过采样同步数据进行先进先出和均衡处理以得到均衡后同步数据；

S5：将所述均衡后同步数据输入相关器得到相关峰位置信息和定时偏差；以及

S6：根据所述定时偏差对所述均衡后同步数据进行插值处理以得到定时补偿和均衡后数据，完成定时跟踪功能，

其中，所述相关峰位置信息和定时误差信息的提取在均衡之后进行。

2.根据权利要求1所述的多径信道环境下的定时跟踪方法，其特征在于，所述均衡为采样级频域均衡。

3.根据权利要求1所述的多径信道环境下的定时跟踪方法，其特征在于，所述插值处理方式为Farrow插值处理。