CN105072678B - 一种低复杂度低虚警率的信号同步位置检测方法 - Google Patents

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    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/0035—Synchronisation arrangements detecting errors in frequency or phase

Abstract

本发明公开了一种低复杂度低虚警率的信号同步位置检测方法,将原有的本地同步序列划分为多个，并插入到信号帧中，在没有增加信号帧的长度的前提下，通过多个接收窗时域位置比较的方式，避免使用长序列，降低相关计算量的同时降低误检概率，提高检测概率；另外，在判决相关值时，不用与周边相关值进行门限比较，降低实现复杂度；由于不依赖于门限值选取，避免门限对同步性能造成影响。

Description

一种低复杂度低虚警率的信号同步位置检测方法
技术领域
本发明涉及通信信号同步检测技术领域，尤其涉及一种低复杂度低虚警率的信号同步位置检测方法，在基于同步序列相关虚警概率较大的环境下，解决虚警的问题。
背景技术
无线信号接收在时域上的同步，采用本地同步序列进行滑动相关，根据相关峰确定时域同步位置。
如图1所示，设每个同步窗口的窗长Wchip，第Nm个窗口对应的接收信号表示为：
首先对上述接收信号计算相关值：
其中S coarse(t)表示本地同步序列。
在当前窗口寻找最大相关峰。最大相关峰值的峰值和位置分别表示为：
和
求相关值均值，假定求均值的区间长度为A：
如果mmax＜W-A，如果mmax≥W-A，
如果则认为接收同步检测成功，输出同步位置否则判决为同步失败。如果判决为失败，则丢弃窗口数据，统计新窗口数据，更新检测窗进行下一轮同步，直至满足判决终止条件。
在噪声干扰以及多径衰落影响下，会出现虚假的相关峰。现有技术通过相关峰与周边平均值进行门限比较的办法获取真正的相关峰。该方法需要进行周边平均值计算、门限与周边平均值的乘法、峰值与周边平均值大小关系比较等操作实现复杂度较高。并且门限选取严重影响同步性能，门限本身的确定也需要评估。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种低复杂度低虚警率的信号同步位置检测方法，该方法实现复杂度低，虚警概率低。
一种信号同步位置检测方法，包括如下步骤：
步骤1、在发射端，将同步序列划分成n个长度相同的同步子序列，并进行顺序编号，称为序列号；将预发射信号的每一帧均分成n段子帧，将所述n个同步子序列分别插入到所述n段子帧的前端，组成新的发射信号并发射；其中，n为不小于2的整数；
步骤2、在接收端，针对接收信号，任意选定一个采样点作为起点，从该起点开始依次连续设置n个同步窗；设置同步窗的长度为T；其中，T为一个同步子序列加上一个子帧的长度；
步骤3、针对每个同步窗内的接收信号，先后采用所述n个同步子序列进行滑动相关运算，从而得到n组相关值序列；从n组相关值序列中找到前m个最大值，将每个最大值，每个最大值分别所在的同步子序列号x以及在该同步子序列中的位置，记为列号y，作为一个元素，由此组成具有m个元素的最大值集合；其中，m为不小于1的整数；
步骤4、针对步骤3得到的n个最大值集合，首先判断：n个最大值集合中是否存在列号y均相同的一个元素：
1)、如果存在，将n个最大值集合中列号y相同的元素组成一组；针对每一组列号y相同的元素，再判断该组中的n个元素对应的序列号x是否按顺序排列：所述按顺序排列是指按...1→2→3→...→n→1→2→3→...的顺序排列；
①如果至少有一组元素按照顺序排列，则表示同步成功；选定其中一组元素，将该组元素的相同列号记为y’；则序列号等于1的同步子序列中的第y’个采样点的位置即为同步位置；
②如果没有元素按照顺序排列，则表示同步失败，执行步骤5；
2)、如果不存在列号y相同的元素，则表示同步失败，执行步骤5；
步骤5、将所述n个同步窗向后滑动一个周期T，针对滑动后的四个同步窗内的接收信号，采用步骤3和4的方法继续进行同步位置检测，直到找到同步位置。
所述步骤4的①中选定其中一组元素的方法为：针对按照顺序排列的每一组元素，求每一组中n个最大值的均值，选定其中均值最大的一组元素。
所述步骤4的①中选定其中一组元素的方法为：针对按照顺序排列的每一组元素，选定其中列号最小的一组元素。
所述n取4。
所述m取3。
本发明具有如下有益效果：
本发明将原有的本地同步序列划分为多个，并插入到信号帧中，在没有增加信号帧的长度的前提下，通过多个接收窗时域位置比较的方式，避免使用长序列，降低相关计算量的同时降低误检概率，提高检测概率；另外，在判决相关值时，不用与周边相关值进行门限比较，降低实现复杂度；由于不依赖于门限值选取，避免门限对同步性能造成影响。
附图说明
图1为现有技术中同步检测的本地同步序列与发射信号的示意图。
图2为本发明中同步检测的本地同步序列与发射信号的示意图。
图3为本发明中同步检测的同步序列、接收信号以及同步窗口的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
步骤1、如图2所示，在发射端，将同步序列划分成4个长度相同的同步子序列，并进行顺序编号，称为序列号，分别记为1、2、3和4；将预发射的信号的每一帧均分成四段子帧，将所述4个同步子序列分别插入到四段子帧的前端，由此组成新的发射信号并发射；
步骤2、在接收端，针对接收信号，任意选定一个采样点作为同步窗的起点，从该起点开始依次连续设置四个同步窗；设置同步窗的长度为T；其中，T为一个同步子序列加上一个子帧的长度；如图3所示，本实施例中同步窗起点位于第2和第3个同步子序列之间的子帧中。
步骤3、针对每个同步窗内的部分接收信号，先后采用所述4个同步子序列进行滑动相关运算，从而得到4组相关值序列；从4组相关值序列中找到前3个最大值，将每个最大值，每个最大值分别所在的同步子序列号x以及在该同步子序列中的位置，记为列号y，作为一个元素，由此组成具有m个元素的最大值集合；以第一个同步窗为例，当4个同步子序列在该同步窗内进行滑动相关运算时，由于第1、2和4同步子序列与该同步窗内的第3同步子序列不同，相关值很小，排除噪声等干扰情况，最大的3个相关值应该出现在与第3同步子序列的相关值中。同理，第2、3和4同步窗内最大值应该对应第4、1和2同步子序列。
步骤4、针对步骤3得到的4个同步窗对应的4个最大值集合，首先判断：4个最大值集合中是否存在列号y均相同的一个元素：
1)、如果存在，说明最大值出现位置相同。将4个最大值集合中列号y相同的元素组成一组；针对每一组列号y相同的元素，再判断该组中的4个元素对应的序列x是否按顺序排列：
①如果至少有一组元素按照顺序排列，同步成功，选定一组元素，本实施例中，如果选定的一组元素的序列组号按3->4->1->2的顺序，确定该组元素的相同列号y’；由于同步需要从信号帧的头部开始，则同步位置应选择在序列组号x’为1的同步子序列中，具体的同步位置即为第y’个采样点的位置；
②如果没有元素按照顺序排列，同步失败，执行步骤5；
2)、如果不存在列号y相同的元素，则表示同步失败，执行步骤5；
其中，所述步骤4的①中选定其中一组元素的方法有两种，一种为：针对按照顺序排列的每一组元素，求每一组中n个最大值的均值，选定其中均值最大的一组元素。另一种为：针对按照顺序排列的每一组元素，选定其中列号最小的一组元素。
步骤5、将所述n个同步窗向后滑动一个周期T，针对滑动后的四个同步窗内的接收信号，采用步骤3和4的方法继续进行同步检测，直到找到同步位置。
本发明将原有的本地同步序列划分为多个，并插入到信号帧中，没有增加信号帧的长度，采用多个窗同时在某一位置进行判断，误检测概率非常低，可以减少虚警。因不使用门限，可适应各种信道。
综上所述，以上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 (5)

1.一种信号同步位置检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、在发射端，将同步序列划分成n个长度相同的同步子序列，并进行顺序编号，称为序列号；将预发射信号的每一帧均分成n段子帧，将所述n个同步子序列分别插入到所述n段子帧的前端，组成新的发射信号并发射；其中，n为不小于2的整数；
步骤2、在接收端，针对接收信号，任意选定一个采样点作为起点，从该起点开始依次连续设置n个同步窗；设置同步窗的长度为T；其中，T为一个同步子序列加上一个子帧的长度；
步骤3、针对每个同步窗内的接收信号，先后采用所述n个同步子序列进行滑动相关运算，从而得到n组相关值序列；从n组相关值序列中找到前m个最大值，将每个最大值，每个最大值分别所在的同步子序列号x以及在该同步子序列中的位置，记为列号y，作为一个元素，由此组成具有m个元素的最大值集合；其中，m为不小于1的整数；
步骤4、针对步骤3得到的n个最大值集合，首先判断：n个最大值集合中是否存在列号y均相同的一个元素：
1)、如果存在，将n个最大值集合中列号y相同的元素组成一组；针对每一组列号y相同的元素，再判断该组中的n个元素对应的序列号x是否按顺序排列：所述按顺序排列是指按...1→2→3→...→n→1→2→3→...的顺序排列；
①如果至少有一组元素按照顺序排列，则表示同步成功；选定其中一组元素，将该组元素的相同列号记为y’；则序列号等于1的同步子序列中的第y’个采样点的位置即为同步位置；
②如果没有元素按照顺序排列，则表示同步失败，执行步骤5；
2)、如果不存在列号y相同的元素，则表示同步失败，执行步骤5；
步骤5、将所述n个同步窗向后滑动一个周期T，针对滑动后的四个同步窗内的接收信号，采用步骤3和4的方法继续进行同步位置检测，直到找到同步位置。
2.如权利要求1所述的一种信号同步位置检测方法，其特征在于，所述步骤4的①中选定其中一组元素的方法为：针对按照顺序排列的每一组元素，求每一组中n个最大值的均值，选定其中均值最大的一组元素。
3.如权利要求1所述的一种信号同步位置检测方法，其特征在于，所述步骤4的①中选定其中一组元素的方法为：针对按照顺序排列的每一组元素，选定其中列号最小的一组元素。
4.如权利要求1所述的一种信号同步位置检测方法，其特征在于，所述n取4。
5.如权利要求1所述的一种信号同步位置检测方法，其特征在于，所述m取3。
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