CN106973027B - 一种同步信号的生成方法、解析方法和装置 - Google Patents

一种同步信号的生成方法、解析方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种同步信号的生成方法、解析方法和装置。一种同步信号的生成方法，包括：获取设定数量的编码脉冲序列；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量，不少于3个；对所述设定数量的编码脉冲序列进行加和处理，得到同步信号。应用本发明技术方案生成的同步信号，包括多个频率的编码脉冲序列，利于信号接收端对接收信号进行扫频干扰删除后，能够剩余足够数量的编码脉冲序列用于完成定时同步。将本发明提出的同步信号生成方法应用于存在扫频干扰的通信系统的定时同步，可以使其定时同步具有更强的鲁棒性，利于信号接收端成功完成定时同步。

Description

一种同步信号的生成方法、解析方法和装置
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种同步信号的生成方法、解析方法和装置。
背景技术
弹载通信系统是现代信息化战争中精确打击的重要基础，弹载通信技术已成为未来导弹向智能化、信息化和网络化发展的关键技术。在弹载通信系统中，导弹与飞行器之间较大的相对速度带来了较大的多普勒频移，并且，系统所处的战场电磁环境比较恶劣，存在大量的扫频干扰。为了使弹载通信系统实现高效通信，需要针对系统较大的多普勒频移进行定时同步，并且需要清除系统中的扫频干扰。
在现有技术中，实现弹载通信系统的定时同步的方法是，发送端发送双线性调频信号作为同步信号，接收端根据接收到的双线性调频信号的两个线型调频信号分量，计算得到频偏估计和定时偏差，实现定时同步。而由于扫频干扰会影响接收端解析同步信号，因此数据接收端在使用接收的双线性调频信号实现定时同步前，首先对接收的双线性调频信号进行扫频干扰信号的检测删除，然后再进行定时同步。但是，当扫频干扰的扫频率与系统所使用的双线性调频信号的频率相同或相近时，进行扫频干扰删除的同时会删除有用的线性调频信号，从而导致接收端无法得到两个线型调频信号分量，不能完成定时同步。
发明内容
基于上述现有技术的缺陷和不足，本发明提出一种同步信号的生成方法、解析方法和装置，采用本发明技术方案，在存在扫频干扰的通信环境下，能够成功完成系统定时同步。
一种同步信号的生成方法，包括：
获取设定数量的编码脉冲序列；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；
对所述设定数量的编码脉冲序列进行加和处理，得到同步信号。
优选地，该方法还包括：
对所述同步信号进行能量归一化处理。
一种同步信号的生成装置，包括：
序列获取单元，用于获取设定数量的编码脉冲序列；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；
加和处理单元，用于对所述设定数量的编码脉冲序列进行加和处理，得到同步信号。
优选地，所述加和处理单元还用于：
对所述同步信号进行能量归一化处理。
一种同步信号的解析方法，包括：
接收同步信号，所述同步信号由设定数量的编码脉冲序列加和得到；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；
对所述同步信号进行扫频干扰删除及解析处理，得到多个峰值频点；
从所述多个峰值频点中选择两个峰值频点，并根据选择的两个峰值频点，计算得到定时偏移量和频偏估计值。
优选地，所述对所述同步信号进行扫频干扰删除及解析处理，得到多个峰值频点，包括：
按照时间先后顺序，从所述同步信号中，依次选取设定时间长度的信号片段；
每选取出一个信号片段，对所选取出的信号片段执行以下操作：
对所述信号片段进行干扰删除处理；
对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点；
当查找得到峰值频点时，停止选取设定时间长度的信号片段。
优选地，所述对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点，包括：
根据所述信号片段，生成设定数量的与所述信号片段相同的信号；
对所述设定数量的与所述信号片段相同的信号中的每一个信号，分别进行解扫频处理，得到各信号对应的解扫频信号；
对所述各信号对应的解扫频信号，分别进行傅里叶变换处理，得到所述各信号对应的解扫频信号的频域信号；
从所述各信号对应的解扫频信号的频域信号中，查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点。
优选地，在对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点后，该方法还包括：
从所述同步信号中，再次选取一个设定时间长度的信号片段，并对再次选取的信号片段进行干扰删除处理，以及对所述再次选取的信号片段进行解析处理，从所述再次选取的信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点；
如果从所述再次选取的信号片段中查找得到信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，则进一步将所述频点的信噪比与前一个信号片段内查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点的信噪比进行比较；
如果所述频点的信噪比，大于前一个信号片段内查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点的信噪比，则将所述频点设定为峰值频点。
一种同步信号的解析装置，包括：
信号接收单元，用于接收同步信号，所述同步信号由设定数量的编码脉冲序列加和得到；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；
解析处理单元，用于对所述同步信号进行扫频干扰删除及解析处理，得到多个峰值频点；
计算单元，用于从所述多个峰值频点中选择两个峰值频点，并根据选择的两个峰值频点，计算得到定时偏移量和频偏估计值。
优选地，所述解析处理单元，包括：
信号选取单元，用于按照时间先后顺序，从所述同步信号中，依次选取设定时间长度的信号片段；
解析单元，用于当所述信号选取单元每选取出一个信号片段时，对所选取出的信号片段执行以下操作：
对所述信号片段进行干扰删除处理；对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点；当查找得到峰值频点时，控制所述信号选取单元停止选取设定时间长度的信号片段。
优选地，所述解析单元对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点时，具体用于：
根据所述信号片段，生成设定数量的与所述信号片段相同的信号；对所述设定数量的与所述信号片段相同的信号中的每一个信号，分别进行解扫频处理，得到各信号对应的解扫频信号；对所述各信号对应的解扫频信号，分别进行傅里叶变换处理，得到所述各信号对应的解扫频信号的频域信号；从所述各信号对应的解扫频信号的频域信号中，查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点。
优选地，所述解析单元还用于：
在对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点后，控制所述信号选取单元从所述同步信号中，再次选取一个设定时间长度的信号片段，并对再次选取的信号片段进行干扰删除处理，以及对所述再次选取的信号片段进行解析处理，从所述再次选取的信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点；
如果从所述再次选取的信号片段中查找得到信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，则进一步将所述频点的信噪比与前一个信号片段内查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点的信噪比进行比较；
如果所述频点的信噪比，大于前一个信号片段内查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点的信噪比，则将所述频点设定为峰值频点。
本发明提出的同步信号的生成方法，首先获取设定数量的编码脉冲序列；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；然后对所述设定数量的编码脉冲序列进行加和处理，得到同步信号。应用本发明技术方案生成的同步信号，包括多个频率的编码脉冲序列，并且编码脉冲序列的数量不少于3个，同步信号所包含的编码脉冲序列越多，越利于保证信号接收端进行扫频干扰删除后，能够剩余足够数量的编码脉冲序列用于完成定时同步。将本发明提出的同步信号生成方法应用于存在扫频干扰的通信系统的定时同步，可以使其定时同步具有更强的鲁棒性，有利于信号接收端成功完成定时同步。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种同步信号的生成方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种同步信号的生成装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种同步信号的解析方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的同步信号的同步性能仿真失意图；
图5是本发明实施例提供的同步信号的频偏估计性能仿真示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种同步信号的解析方法的流程示意图；
图7是本发明实施例提供的滑动窗口搜索算法的示意图；
图8是本发明实施例提供的同步信号解析处理示意图；
图9是本发明实施例提供的一种同步信号的解析装置的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的另一种同步信号的解析装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种同步信号的生成方法，参见图1所示，该方法包括：
S101、获取设定数量的编码脉冲序列；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；
具体的，在GMR-1卫星移动通信系统中，由于晶振频差和相对运动等原因，接收端需要在存在较大多普勒频移的情况下进行时间同步。在上述设计要求下，GMR-1采用双线性调频信号(dual-chirp waveform)作为同步信号，用于定时同步。
双线性调频信号是一个实信号，其能量归一化基带信号表达式为：
Figure BDA0001259244930000061
其中，
Figure BDA0001259244930000062
K为信号调频率；T为双线性调频信号的持续时间，0≤t≤T。
而任何一个实信号可表示为两个共轭复信号之和的形式，即：
s(t)＝su(t)+sd(t)
其中，
Figure BDA0001259244930000071
Figure BDA0001259244930000072
这里，称分量信号su(t)为上线性调频信号(up-chirp waveform)，其瞬时频率随时间从-KT/2增大为KT/2；分量信号sd(t)为下线性调频信号(down-chirp waveform)，其瞬时频率随时间从KT/2减小为-KT/2；两分量信号频率的变化率绝对值相同，因此双线性调频信号的带宽为B＝KT。
在信号接收端，通过接收的上线性调频信号和下线性调频信号，即可计算得到定时偏移量和频偏估计值。需要说明的是，接收端必须由两个频率的线性调频信号，才能计算得到定时偏移量和频偏估计值。
基于上述原理，当信道中存在与线性调频信号频率相近的扫频干扰时，如果接收端进行扫频干扰删除，则很可能会删除有用的线性调频信号，导致接收端无法计算定时偏移量和频偏估计值。因此，在本发明实施例中，设定用于构成线性调频信号的编码脉冲序列的数量不少于3个，由此保证当信道中存在单一频率的扫频干扰时，接收端至少会得到2个频率的线性调频信号，用于计算定时偏移量和频偏估计值。也就是说，在本发明实施例中，通过增加线性调频信号所包含的编码脉冲序列的数量，保证信号接收端能够得到足够数量的不同频率的线性调频信号计算定时偏移量和频偏估计值。
S102、对所述设定数量的编码脉冲序列进行加和处理，得到同步信号。
具体的，将获取的所有编码脉冲序列进行加和处理，即可得到线性调频信号，即同步信号。
本发明实施例提出的同步信号的生成方法，首先获取设定数量的编码脉冲序列；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；然后对所述设定数量的编码脉冲序列进行加和处理，得到同步信号。应用本发明实施例技术方案生成的同步信号，包括多个频率的编码脉冲序列，并且编码脉冲序列的数量不少于3个，同步信号所包含的编码脉冲序列越多，越利于保证信号接收端进行扫频干扰删除后，能够剩余足够数量的编码脉冲序列用于完成定时同步。将本发明提出的同步信号生成方法应用于存在扫频干扰的通信系统的定时同步，可以使其定时同步具有更强的鲁棒性，有利于信号接收端成功完成定时同步。
可选的，在本发明的另一个实施例中，该方法还包括：
对所述同步信号进行能量归一化处理。
具体的，与dual-chirp的生成一致，在发送端做了能量归一化处理，生成公式如下：
Figure BDA0001259244930000081
其中，
Figure BDA0001259244930000082
Figure BDA0001259244930000083
Figure BDA0001259244930000084
Figure BDA0001259244930000085
只要3个chirp成分中有两个未受到干扰，即可解出正确的频偏fd与时偏td。
本发明实施例公开了一种同步信号的生成装置，参见图2所示，该装置包括：
序列获取单元201，用于获取设定数量的编码脉冲序列；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；
加和处理单元202，用于对所述设定数量的编码脉冲序列进行加和处理，得到同步信号。
具体的，本实施例中各个单元的具体工作内容，请参见对应的方法实施例的内容，此处不再赘述。
本发明实施例提出的同步信号的生成装置，在生成同步信号时，首先由序列获取单元201获取设定数量的编码脉冲序列；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；然后加和处理单元202对所述设定数量的编码脉冲序列进行加和处理，得到同步信号。应用本发明实施例技术方案生成的同步信号，包括多个频率的编码脉冲序列，并且编码脉冲序列的数量不少于3个，同步信号所包含的编码脉冲序列越多，越利于保证信号接收端进行扫频干扰删除后，能够剩余足够数量的编码脉冲序列用于完成定时同步。将本发明提出的同步信号生成方法应用于存在扫频干扰的通信系统的定时同步，可以使其定时同步具有更强的鲁棒性，有利于信号接收端成功完成定时同步。
可选的，在本发明的另一个实施例中，加和处理单元202还用于：
对所述同步信号进行能量归一化处理。
具体的，本实施例中加和处理单元202的具体工作内容，请参见对应的方法实施例的内容，此处不再赘述。
本发明实施例还公开了一种同步信号的解析方法，参见图3所示，该方法包括：
S301、接收同步信号，所述同步信号由设定数量的编码脉冲序列加和得到；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；
具体的，在信号发送端，在生成同步信号时，利用多个编码脉冲序列加和得到，并且，设定各个编码脉冲序列的频率各不相同，并且编码脉冲序列的数量不少于3个。同步信号所包含的编码脉冲序列越多，越有利于在接收端对同步信号进行扫频干扰删除时，能够剩下足够数量的同步信号分量用于计算定时偏移量和频偏估计值。
仍以上述实施例中举例进行说明，假设信号发送端用扫频率分别为K1、K2与K3的chirp序列加和得到同步信号：
Figure BDA0001259244930000091
将上述信号s(t)经过信道之后，加入了线性频偏fd、随机相位φ和时延t0，并加入了加性高斯白噪声(AWGN)n(t)，接收到的信号建模为：
r(t)＝As(t-t0)exp(j(2πfdt+φ))+n(t)
具体到实际处理上，接收端接收到载波上的信号后，先将信号从载波上变频到基带，然后在基带利用滤波器滤除带外干扰，然后送入缓存，用于后续处理。
S302、对所述同步信号进行扫频干扰删除及解析处理，得到多个峰值频点；
具体的，信号接收端接收的同步信号包含噪声和扫频干扰，而其中的扫频干扰是会明显干扰接收端解析同步信号的，因此，在接收到同步信号后，接收端要对同步信号进行扫频干扰删除处理，即删除与扫频干扰信号的频率相同或相近的信号分量，然后再对同步信号进行傅里叶变换等解析，得到信噪比最大的频点，即峰值频点。
依然以上述举例说明，由于接收端接收的同步信号可分解为3路复数信号的和，将3路复数信号分别做解扫频，可得到下面的表达式：
Figure BDA0001259244930000101
Figure BDA0001259244930000102
Figure BDA0001259244930000103
其中，
Figure BDA0001259244930000104
Figure BDA0001259244930000105
Figure BDA0001259244930000106
这里的τ为接收端维护的当前搜索窗口的起始时刻，t0为起始时刻和搜索窗口起始时刻的时间差，i≠j,i＝1,2,3,j＝1,2,3。
从以上公式可以看到，接收信号第一路经过s1(t)解扫频之后，含有单频信号v11(t)和互扰信号v21(t)、v31(t)，噪声信号n1(t)；接收信号第二路经过s2(t)解扫频之后，含有单频信号v22(t)和互扰信号v12(t)、v32(t)，噪声信号n2(t)；同样，接收信号第三路经过s3(t)解扫频之后，含有单频信号v33(t)和互扰信号v13(t)、v23(t)，噪声信号n3(t)。
在信号带宽B＝KT足够大时，互扰信号v21(t)、v31(t)、v12(t)、v32(t)、v13(t)和v23(t)相对于单频信号v11(t)、v22(t)和v33(t)其能量相对较小；而且在频域上，互扰信号v21(t)、v31(t)、v12(t)、v32(t)、v13(t)和v23(t)的能量相对分散在各个频点上。因而在FFT之后，同步信号的第一路解扫频信号在频域上能明显分辨出一个峰值频点；同理，第二路解扫频信号、第三路解扫频信号在频域也能分辨出一个峰值频点。
经上面分析，FFT之后的解扫频信号写为：
V1(f)＝V11(f)+N1(f)
V2(f)＝V22(f)+N2(f)
V3(f)＝V33(f)+N3(f)
其中，
Figure BDA0001259244930000111
Figure BDA0001259244930000112
Figure BDA0001259244930000113
注意这里t0-T≤τ≤t0+T，即只有dual-chirp信号部分或全部在搜索窗口内，才出现以上公式所示的频域信号。
从以上公式可得到信号|V11(f)|、|V22(f)|和|V33(f)|的峰值功率的频点分别：
fm1＝fd+K1(τ-t0)
fm2＝fd+K2(τ-t0)
fm3＝fd+K3(τ-t0)
S303、从所述多个峰值频点中选择两个峰值频点，并根据选择的两个峰值频点，计算得到定时偏移量和频偏估计值。
具体的，在信号接收端，根据定时偏移量和频偏估计值的计算公式，由两个峰值频点即可计算得到定时偏移量和频偏估计值。
例如，沿用上述举例，假设信号接收端通过解析同步信号得到了峰值频点的估计值
Figure BDA0001259244930000114
和
Figure BDA0001259244930000115
利用
Figure BDA0001259244930000116
和
Figure BDA0001259244930000117
中的两个即可求出定时偏移和频偏。以
Figure BDA0001259244930000118
为例，根据以下公式可得到定时偏移和频偏的估计：
Figure BDA0001259244930000121
Figure BDA0001259244930000122
结合上述举例说明，可以理解，采用本发明实施例技术方案，假设同步信号中的三个信号分量
Figure BDA0001259244930000123
和
Figure BDA0001259244930000124
中的某一个(假设为
Figure BDA0001259244930000125
)由于与扫频信号频率接近，在扫频干扰删除时被删除，则还剩下两个信号分量
Figure BDA0001259244930000126
可用于计算得到定时偏移量和频偏估计值。也就是说，本发明实施例通过设定同步信号的信号分量不少于3个，可以保证有足够数量的信号分量不会在扫频干扰删除时被删除，因此在信号接收端能够得到足够数量的信号分量用于计算定时偏移量和频偏估计值。
按照上述本发明实施例技术方案，下面通过仿真实验，验证本发明实施例技术方案的效果。
仿真时，设定扫频干扰的扫频率在8.6·1010～1·1011随机变化，扫频干扰的SIR＝-20dB，并让扫频干扰作用在系统带宽内。仿真使用的同步序列分别为扫频率为±8.64·1010的dual-chirp序列和使用扫频率分别为K1＝8.64·1010，K2＝1.44·1010，K3＝-1.44·1010，K4＝7.2·109的chirp序列生成的同步序列，二者长度均为1024个采样点，均含有扫频率为8.64·1010的chirp信号，系统采样率为3.84Mcps，随机频偏范围为-12kHz～12kHz。
按照上述要求，生成同步信号并通过仿真信道进行传输后，在接收端采用本发明实施例技术方案进行解析，并将本发明实施例的同步性能与现有技术的同步性能进行对比，得到图4所示的对比图，同时得到如图5所示的本发明实施例技术方案的频偏估计性能示意图。
由图4可知，当扫频干扰的扫频率与原有技术方案中所使用的dual-chirp信号的扫频率接近时，进行扫频干扰删除后，会删除有用同步信息，造成同步不上。而本发明提出的同步序列能有较好的同步性能。同时，该同步方案也能完成频偏估计。如图5所示，在仿真中采用了插值对FFT的“栅栏效应”进行了改进，从0dB开始统计频偏估计的均方根误差。而原有方案找不到峰值频点并不能完成频偏估计。
若想进一步提高频偏估计精度，可采用迭代或提高系统频率分辨率的方式。同时，本发明并未对扫频干扰处理过程做出阐述，不同的处理方法以及扫频率估计的分辨率等均会对使用本发明提出的同步序列的性能有所影响，但相对传统的dual-chirp序列，该同步序列在大频偏及存在扫频干扰的环境下具有更高的鲁棒性。
采用本发明实施例提出的同步信号解析方法，接收端接收的同步信号由设定数量的编码脉冲序列加和得到；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；然后接收端对所述同步信号进行扫频干扰删除及解析处理，得到多个峰值频点；最后从所述多个峰值频点中选择两个峰值频点，并根据选择的两个峰值频点，计算得到定时偏移量和频偏估计值。在上述处理过程中，由于接收端接收的同步信号的信号分量不少于3个，因此，在单扫频干扰系统中，对该同步信号进行扫频干扰删除处理后，至少会剩下2个信号分量，接收端通过解析各信号分量得到峰值频点，用于进行定时同步。同步信号所包含的编码脉冲序列越多，越利于保证信号接收端进行扫频干扰删除后，能够剩余足够数量的编码脉冲序列用于完成定时同步。在存在扫频干扰的通信环境中应用本发明实施例技术方案，有利于成功地完成定时同步，使系统同步具有更强的鲁棒性。
可选的，在本发明的另一个实施例中，参见图6所示，所述对所述同步信号进行扫频干扰删除及解析处理，得到多个峰值频点，包括：
S602、按照时间先后顺序，从所述同步信号中，依次选取设定时间长度的信号片段；
具体的，接收端对接收的同步信号，以信号片段为单位进行分段处理。对于信号片段的选取，采用滑动时间窗口搜索的方法，即设定与同步信号序列时间长度相同的时间窗口，假设窗长为同步序列长度T。参见图7所示，信号接收端按照缓存同步信号的本地时间，从接收信号的开头开始滑动上述时间窗口，每次向后滑动T/2，取出T长的接收信号。每次滑动取出的T长的接收信号，即为选取的信号片段，对于每一信号片段，执行以下S603、S604的操作。
需要说明的是，为了提高同步概率，滑动的步长可以设定得更小，滑动步长设定得越小，本发明实施例技术方案的同步性能越好。具体的滑动步长的长度，可根据本发明实施例技术方案的应用场景及对系统的同步性能要求而确定。
每选取出一个信号片段，对所选取出的信号片段执行以下操作：
S603、对所述信号片段进行干扰删除处理；
具体的，对于选出的信号片段，为了消除扫频干扰的影响，先对该信号片段进行分数域干扰删除处理。具体可采用短时傅里叶变换处理扫频干扰，也可以采用基于分数傅里叶变换的干扰检测删除处理。理论上，任意可删除扫频干扰的操作，都可以被本发明实施例所采用。
S604、对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点；
具体的，在对信号片段内的信号进行解扫频(即删除扫频干扰)后，对该信号片段进行傅里叶变换，计算每个频点的功率值。然后，在信噪比计算窗口内(即正在被处理的信号片段)，排除功率值最大频点和其前后各一个频点，计算其余频点的平均功率，并设定此平均功率为噪声功率；最后，计算最大峰值功率和噪声功率的比值，即认为是最大信噪比。如果该最大信噪比大于设定的信噪比门限值，则将该最大信噪比对应的频点设定为峰值频点。
当查找得到峰值频点时，停止执行步骤S602、按照时间先后顺序，从所述同步信号中，依次选取设定时间长度的信号片段。
具体的，由于本发明实施例所选取的时间窗口的长度即为同步信号序列的长度，又由于上述实施例中介绍，当线性调频信号部分或全部在搜索窗口内时，可以得到各信号分量的频域信号。因此，当某个时间窗口选出的信号出现了峰值频点，则可以认为在该时间窗口内，包含所有峰值频点，此时，停止执行步骤S602，即不再继续从接收信号中选取信号片段。
本实施例中的步骤S601、S605分别对应图3所示的方法实施例中的步骤S301、S303，其具体内容请参见对应图3所示的方法实施例的内容，此处不再赘述。
可选的，在本发明的另一个实施例中，所述对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点，包括：
根据所述信号片段，生成设定数量的与所述信号片段相同的信号；
具体的，参见图8所示的同步算法示意图，在本发明实施例中，在接收到同步信号，并进行基带滤波后，送入缓存。接下来，利用时间窗口，从本地缓存中，选取同步信号片段，对每个时间窗口选出的信号片段，利用该信号片段生成设定数量的与该信号片段相同的信号，也就是将该信号片段分成设定路数的相同信号，在后期对该信号片段从多路分别进行处理。
需要说明的是，本发明实施例中，将选取的信号片段分成的路数，与同步信号发送端生成同步信号所应用的编码脉冲序列的数量相同。例如，上述实施例中，同步信号发送端利用3个不同频率的编码脉冲序列生成同步信号，则在本发明实施例中，将时间窗口选出的信号片段分成3路相同的信号片段。
对所述设定数量的与所述信号片段相同的信号中的每一个信号，分别进行解扫频处理，得到各信号对应的解扫频信号；
具体的，如图8中所示，将选取的信号片段分为多路后，对每一路信号，分别同本地预存的复信号相乘，得到解扫频信号。
例如，对于上述实施例中举例的包含3个编码脉冲序列的同步信号，将其分成三路，分别与本地预存的复信号s1 *(t-τ)、s2 *(t-τ)和s3 *(t-τ)相乘，得到解扫频信号v1(t)、v2(t)和v3(t)。
对所述各信号对应的解扫频信号，分别进行傅里叶变换处理，得到所述各信号对应的解扫频信号的频域信号；
具体的，例如，对上述得到的解扫频信号v1(t)、v2(t)和v3(t)，分别进行FFT运算，得到频域信号V1(f)、V2(f)和V3(f)。
从所述各信号对应的解扫频信号的频域信号中，查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点。
具体的，从上述各信号对应的解扫频信号的频域信号中，分别查找信噪比最大的频点，如果该频点的信噪比大于设定的信噪比门限值，则将该频点设定为峰值频点。
例如，在上述步骤中得到的频域信号V1(f)、V2(f)和V3(f)中分别查找信噪比最大的频点，如果该频点的信噪比大于设定的信噪比门限值，那么认为在该搜索窗口内已经有足够大的同步信号，并将该频点设定为峰值频点。
另外需要说明的是，为了进一步提高频偏估计精确度，在信号信噪比超过设定门限之后，可以对该窗口内的解扫频信号后面补零，然后进行FFT，即相当于频域插值，得到更精确估计。或者，在对窗口内的解扫频信号做完FFT后，可进行插值、迭代等处理方式来改善FFT的“栅栏效应”，以提高频偏估计精度。
可选的，在本发明的另一个实施例中，在对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点后，该方法还包括：
从所述同步信号中，再次选取一个设定时间长度的信号片段，并对再次选取的信号片段进行干扰删除处理，以及对所述再次选取的信号片段进行解析处理，从所述再次选取的信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点；
如果从所述再次选取的信号片段中查找得到信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，则进一步将所述频点的信噪比与前一个信号片段内查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点的信噪比进行比较；
如果所述频点的信噪比，大于前一个信号片段内查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点的信噪比，则将所述频点设定为峰值频点。
具体的，在本发明实施例中，为了进一步提高同步性能，当时间窗口所选取的信号片段经过FFT之后，查找得到信噪比超过设定信噪比门限值的频点时，使时间窗口再向后滑动T/2时间，重新选取一个新的信号片段，并对该信号片段进行干扰删除、解扫频和FFT处理，进而查找最大信噪比频点。如果找到的最大信噪比频点的信噪比超过设定信噪比门限，则将该新的最大信噪比频点的信噪比与已经查找到的上一个时间窗口内的最大信噪比频点的信噪比进行对比，如果新的最大信噪比频点的信噪比大于上一个时间窗口内的最大信噪比频点的信噪比，则将新的最大信噪比频点设定为峰值频点。
本发明实施例公开了一种同步信号的解析装置，参见图9所示，该装置包括：
信号接收单元901，用于接收同步信号，所述同步信号由设定数量的编码脉冲序列加和得到；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；
解析处理单元902，用于对所述同步信号进行扫频干扰删除及解析处理，得到多个峰值频点；
计算单元903，用于从所述多个峰值频点中选择两个峰值频点，并根据选择的两个峰值频点，计算得到定时偏移量和频偏估计值。
具体的，本实施例中各个单元的具体工作内容，请参见对应的方法实施例的内容，此处不再赘述。
采用本发明实施例提出的同步信号解析装置，信号接收单元901接收的同步信号由设定数量的编码脉冲序列加和得到；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；然后解析处理单元902对所述同步信号进行扫频干扰删除及解析处理，得到多个峰值频点；最后计算单元903从所述多个峰值频点中选择两个峰值频点，并根据选择的两个峰值频点，计算得到定时偏移量和频偏估计值。在上述处理过程中，由于接收端接收的同步信号的信号分量不少于3个，因此，在单扫频干扰系统中，对该同步信号进行扫频干扰删除处理后，至少会剩下2个信号分量，接收端的同步信号解析装置通过解析各信号分量得到峰值频点，用于进行定时同步。同步信号所包含的编码脉冲序列越多，越利于保证信号接收端进行扫频干扰删除后，能够剩余足够数量的编码脉冲序列用于完成定时同步。在存在扫频干扰的通信环境中应用本发明实施例技术方案，有利于成功地完成定时同步，使系统同步具有更强的鲁棒性。
可选的，在本发明的另一个实施例中，参见图10所示，解析处理单元902，包括：
信号选取单元9021，用于按照时间先后顺序，从所述同步信号中，依次选取设定时间长度的信号片段；
解析单元9022，用于当信号选取单元9021每选取出一个信号片段时，对所选取出的信号片段执行以下操作：
对所述信号片段进行干扰删除处理；对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点；当查找得到峰值频点时，控制所述信号选取单元停止选取设定时间长度的信号片段。
具体的，本实施例中各个单元的具体工作内容，请参见对应的方法实施例的内容，此处不再赘述。
可选的，在本发明的另一个实施例中，解析单元9022对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点时，具体用于：
根据所述信号片段，生成设定数量的与所述信号片段相同的信号；对所述设定数量的与所述信号片段相同的信号中的每一个信号，分别进行解扫频处理，得到各信号对应的解扫频信号；对所述各信号对应的解扫频信号，分别进行傅里叶变换处理，得到所述各信号对应的解扫频信号的频域信号；从所述各信号对应的解扫频信号的频域信号中，查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点。
具体的，本实施例中解析单元9022的具体工作内容，请参见对应的方法实施例的内容，此处不再赘述。
可选的，在本发明的另一个实施例中，解析单元9022还用于：
在对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点后，控制所述信号选取单元从所述同步信号中，再次选取一个设定时间长度的信号片段，并对再次选取的信号片段进行干扰删除处理，以及对所述再次选取的信号片段进行解析处理，从所述再次选取的信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点；
如果从所述再次选取的信号片段中查找得到信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，则进一步将所述频点的信噪比与前一个信号片段内查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点的信噪比进行比较；
如果所述频点的信噪比，大于前一个信号片段内查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点的信噪比，则将所述频点设定为峰值频点。
具体的，本实施例中解析单元9022的具体工作内容，请参见对应的方法实施例的内容，此处不再赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种同步信号的生成方法，其特征在于，包括：
获取设定数量的编码脉冲序列；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；
对所述设定数量的编码脉冲序列进行加和处理，得到线性调频信号，并将所述线性调频信号作为同步信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
对所述同步信号进行能量归一化处理。
3.一种同步信号的生成装置，其特征在于，包括：
序列获取单元，用于获取设定数量的编码脉冲序列；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；
加和处理单元，用于对所述设定数量的编码脉冲序列进行加和处理，得到线性调频信号，并将所述线性调频信号作为同步信号。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述加和处理单元还用于：
对所述同步信号进行能量归一化处理。
5.一种同步信号的解析方法，其特征在于，包括：
接收同步信号，所述同步信号由设定数量的编码脉冲序列加和得到；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；
对所述同步信号进行扫频干扰删除及解析处理，得到多个峰值频点；
从所述多个峰值频点中选择两个峰值频点，并根据选择的两个峰值频点，计算得到定时偏移量和频偏估计值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述同步信号进行扫频干扰删除及解析处理，得到多个峰值频点，包括：
按照时间先后顺序，从所述同步信号中，依次选取设定时间长度的信号片段；
每选取出一个信号片段，对所选取出的信号片段执行以下操作：
对所述信号片段进行干扰删除处理；
对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点；
当查找得到峰值频点时，停止选取设定时间长度的信号片段。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点，包括：
根据所述信号片段，生成设定数量的与所述信号片段相同的信号；
对所述设定数量的与所述信号片段相同的信号中的每一个信号，分别进行解扫频处理，得到各信号对应的解扫频信号；
对所述各信号对应的解扫频信号，分别进行傅里叶变换处理，得到所述各信号对应的解扫频信号的频域信号；
从所述各信号对应的解扫频信号的频域信号中，查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点后，该方法还包括：
从所述同步信号中，再次选取一个设定时间长度的信号片段，并对再次选取的信号片段进行干扰删除处理，以及对所述再次选取的信号片段进行解析处理，从所述再次选取的信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点；
如果从所述再次选取的信号片段中查找得到信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，则进一步将所述频点的信噪比与前一个信号片段内查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点的信噪比进行比较；
如果所述频点的信噪比，大于前一个信号片段内查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点的信噪比，则将所述频点设定为峰值频点。
9.一种同步信号的解析装置，其特征在于，包括：
信号接收单元，用于接收同步信号，所述同步信号由设定数量的编码脉冲序列加和得到；其中，所述设定数量的编码脉冲序列的扫频率各不相同，并且所述设定数量的编码脉冲序列的数量不少于3个；
解析处理单元，用于对所述同步信号进行扫频干扰删除及解析处理，得到多个峰值频点；
计算单元，用于从所述多个峰值频点中选择两个峰值频点，并根据选择的两个峰值频点，计算得到定时偏移量和频偏估计值。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述解析处理单元，包括：
信号选取单元，用于按照时间先后顺序，从所述同步信号中，依次选取设定时间长度的信号片段；
解析单元，用于当所述信号选取单元每选取出一个信号片段时，对所选取出的信号片段执行以下操作：
对所述信号片段进行干扰删除处理；对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点；当查找得到峰值频点时，控制所述信号选取单元停止选取设定时间长度的信号片段。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述解析单元对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点时，具体用于：
根据所述信号片段，生成设定数量的与所述信号片段相同的信号；对所述设定数量的与所述信号片段相同的信号中的每一个信号，分别进行解扫频处理，得到各信号对应的解扫频信号；对所述各信号对应的解扫频信号，分别进行傅里叶变换处理，得到所述各信号对应的解扫频信号的频域信号；从所述各信号对应的解扫频信号的频域信号中，查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述解析单元还用于：
在对所述信号片段进行解析处理，从所述信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，并将查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点设定为峰值频点后，控制所述信号选取单元从所述同步信号中，再次选取一个设定时间长度的信号片段，并对再次选取的信号片段进行干扰删除处理，以及对所述再次选取的信号片段进行解析处理，从所述再次选取的信号片段中查找信噪比大于设定的信噪比门限值的频点；
如果从所述再次选取的信号片段中查找得到信噪比大于设定的信噪比门限值的频点，则进一步将所述频点的信噪比与前一个信号片段内查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点的信噪比进行比较；
如果所述频点的信噪比，大于前一个信号片段内查找得到的信噪比大于设定的信噪比门限值的频点的信噪比，则将所述频点设定为峰值频点。
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