CN108449302B - 一种恒包络的帧同步信号的发射方法和接收方法 - Google Patents

一种恒包络的帧同步信号的发射方法和接收方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108449302B
CN108449302B CN201810379505.1A CN201810379505A CN108449302B CN 108449302 B CN108449302 B CN 108449302B CN 201810379505 A CN201810379505 A CN 201810379505A CN 108449302 B CN108449302 B CN 108449302B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sequence
frequency
time
frame synchronization
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810379505.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108449302A (zh
Inventor
屈代明
刘梦冉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201810379505.1A priority Critical patent/CN108449302B/zh
Publication of CN108449302A publication Critical patent/CN108449302A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108449302B publication Critical patent/CN108449302B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2656—Frame synchronisation, e.g. packet synchronisation, time division duplex [TDD] switching point detection or subframe synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2657—Carrier synchronisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开一种恒包络的帧同步信号的发射方法，包括：将一段采样率为FS的恒包络采样点序列
Figure DDA0001640596980000011
分别调制在频率F和频率F+ΔF上，分别得到调制后的序列
Figure DDA0001640596980000012
和序列
Figure DDA0001640596980000013
采样点序列包括M个恒包络采样点；序列
Figure DDA0001640596980000014
第一个点对应的发送时刻为
Figure DDA0001640596980000015
序列
Figure DDA0001640596980000016
第一个点对应的发送时刻为
Figure DDA0001640596980000017
序列
Figure DDA0001640596980000018
组合得到恒包络的帧同步信号
Figure DDA0001640596980000019
本发明提供的同步信号具有多段式结构，段数可以控制，并且分布在不同频率上，能够利用频率分集，因此和其它同步信号相比，在同样的误同步或失同步概率下，可以降低时间开销。

Description

一种恒包络的帧同步信号的发射方法和接收方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种恒包络的帧同步信号的发射方法和接收方法。
背景技术
在通信系统中，特别是在数字通信系统中，时间同步和频率同步是一个非常关键的技术，一些对频率同步精度敏感的调制方式比如正交频分复用(OFDM)甚至需要近乎精确的频偏估计以保证子载波间的正交性；时间同步和频率同步技术分为数据辅助的算法和非数据辅助的算法。一般通信系统的同步依赖同步序列的发送和接收，属于数据辅助的算法，这类算法建立同步时间快，计算复杂度较低。
通常情况下，期望同步序列具有以下特征：一是同步序列本身具有较低的峰均功率比(PAPR)；二是发送同步序列占用的时间开销少；三是接收端在搜索同步时，处理简单；四是能够利用多输入多输出系统(MIMO)的分集增益，提高同步算法的性能。目前的系统很难同时满足以上特征，比如4G/WiFi通信，PAPR高；GPS卫星定位系统，发送同步序列时间开销大，也不能结合MIMO使用。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决同步信号峰均功率比高、时间开销大、不能结合多输入多输出系统的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种恒包络的帧同步信号的发射方法，包括：
将一段采样率为Fs的恒包络采样点序列
Figure BDA0001640596960000011
分别调制在频率F和频率F+ΔF上，分别得到调制后的序列
Figure BDA0001640596960000021
和序列
Figure BDA0001640596960000022
采样点序列包括M个恒包络采样点；序列
Figure BDA0001640596960000023
第一个点对应的发送时刻为
Figure BDA0001640596960000024
序列
Figure BDA0001640596960000025
第一个点对应的发送时刻为
Figure BDA0001640596960000026
序列
Figure BDA0001640596960000027
组合得到恒包络的帧同步信号
Figure BDA0001640596960000028
其中，ΔF为两段信号的频率间隔，
Figure BDA0001640596960000029
为两段信号的时间间隔。
可选地，恒包络采样点序列
Figure BDA00016405969600000210
可以采用恒定幅度符号经过恒包络调制得到。
可选地，ΔN≥M使序列
Figure BDA00016405969600000211
和序列
Figure BDA00016405969600000212
在时间上不重合，从而保证信号整体的恒包络性质。
可选地，所述恒包络的帧同步信号的发射方法适用于多天线，在发送端，设发射天线数量为W，根据帧同步信号的生成方法，针对F,ΔF,N,ΔN四个参数，第一根天线编号1，设置参数为F1,ΔF1,N1,ΔN1，生成第一根天线的帧同步信号，第二根天线编号2，设置参数为F2,ΔF2,N2,ΔN2，生成第二根天线的帧同步信号，以此类推，最后一根天线编号W，设置参数为FW,ΔFW,NW,ΔNW，生成第W根天线的帧同步信号；得到所有天线的帧同步信号后，所有天线同时发射各自的帧同步信号。
可选地，所述恒包络采样点序列
Figure BDA00016405969600000213
还可以被调制在T个频率上，得到T个序列，设定在T个时刻分别开始发送，并将调制后的T个序列组合得到恒包络的帧同步信号，T≥3。
另一方面，本发明提供一种恒包络的帧同步信号的接收方法，其特征在于，包括：
接收发射端发射的序列信号；在接收的序列信号中依次取预设长度的部分序列，并将取出的每个预设长度的部分序列乘以
Figure BDA00016405969600000214
的共轭后做快速傅氏变换FFT，得到所述依次取出的预设长度的部分序列对应的时频域二维图；若在所述时频域二维图上找到两个尖峰,尖峰的时间间隔，频率间隔与发射端发射的帧同步信号设定的时间间隔，频率间隔相符，且这两个尖峰的能量均超过预先设定的门限，则认为这两个尖峰对应的预设长度的部分序列为发射端发射的帧同步信号。
可选地，将恒包络采样点序列
Figure BDA0001640596960000034
取共轭，得到序列
Figure BDA0001640596960000035
设接收到的发射端发射的序列信号为
Figure BDA00016405969600000311
其采样率为Fs；
每次取序列
Figure BDA0001640596960000037
的长为M的一部分
Figure BDA0001640596960000038
记
Figure BDA0001640596960000039
Figure BDA00016405969600000310
k记为时间编号，将取出的序列
Figure BDA00016405969600000312
与序列
Figure BDA00016405969600000313
对应元素相乘，得到：
Figure BDA00016405969600000314
对序列
Figure BDA00016405969600000315
做FFT得到序列
Figure BDA00016405969600000316
对序列
Figure BDA00016405969600000317
中的每个值Yk,f,f∈{0,1,2,…,M-1}取模的平方，f记为频率编号，得到时间编号k频率编号f处的能量值，记为时频点(k,f)处的能量Ek,f，其中FFT的长度为M；
将所有时频点的能量排列为时频矩阵E，矩阵E的第f行第k列元素记为Ek,f；
按照参数ΔF,ΔN搜索同步：依次判断所有的时频点，如果时频点(k0,f0)的能量
Figure BDA00016405969600000319
大于预先设定的门限，则搜索(k0-(ΔN-1),(R-1)mod M),(k0-(ΔN-1),R mod M),(k0-(ΔN-1),(R+1)mod M),(k0-ΔN,(R-1)mod M),(k0-ΔN,R mod M),(k0-ΔN,(R+1)modM),(k0-(ΔN+1),(R-1)mod M),(k0-(ΔN+1),R mod M),(k0-(ΔN+1),(R+1)mod M)共9个时频点，其中
Figure BDA0001640596960000031
如果这9个时频点中有任何一个的能量也超过了预先设定的门限，那么搜索帧同步信号成功。
可选地，在搜索帧同步信号成功时，接收到的发射端发射的序列
Figure BDA00016405969600000318
的第k0个采样点代表的时刻
Figure BDA0001640596960000032
对应帧同步信号的第二段的起始时刻
Figure BDA0001640596960000033
即获得了时间同步；频点编号f0代表的频率对应帧同步信号的第二段的频率F+ΔF，即获得了频率同步。
可选地，所述恒包络的帧同步信号的接收方法适用于多天线，在接收端，首先按照参数ΔF1,ΔN1搜索帧同步信号，如果按照该参数搜索帧同步信号获得时间同步和频率同步，则同步完成，否则，再按照参数ΔF2,ΔN2搜索帧同步信号，如果按照该参数搜索帧同步信号获得时间同步和频率同步，则同步完成，否则，以此类推，直到完成按照参数ΔFW,ΔNW搜索同步的过程，W为发射天线数量。
可选地，当在发射端恒包络采样点序列
Figure BDA0001640596960000041
被调制在T个频率上时，若接收端在所述时频域二维图上找到T个尖峰,尖峰的时间间隔,频率间隔与发射端发射的帧同步信号设定的时间间隔，频率间隔相符，且这T个尖峰的能量均超过预先设定的门限，则认为这T个尖峰对应的预设长度的部分序列为发射端发射的帧同步信号，T≥3。
另一方面，按照多天线发送帧同步信号的特征，接收端可以识别发送该段信号的天线。接收端按照参数ΔF1,ΔN1搜索同步成功时，则认为发送该段信号的是天线1，按照参数ΔF2,ΔN2搜索同步成功时，则认为发送该段信号的是天线2，以此类推，接收端可以识别出正在发送此段信号的天线编号。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提供的恒包络的帧同步信号的发射方法和接收方法，其帧同步信号具有恒包络特性，因此具有PAPR低的特点；帧同步信号具有多段式结构，段数可以控制，并且分布在不同的频率上，能够利用频率分集，因此和其它同步信号相比，在同样的误同步或失同步概率下，可以降低时间开销；接收端搜索同步时，FFT计算是针对一段信号进行处理的，过程简单，同时，使用FFT处理，在大频偏下也可以获得同步。
本发明提供的恒包络的帧同步信号的发射方法和接收方法也可以应用在MIMO系统中，不同的发送天线发送调制在不同频率的帧同步信号，接收端只要能够获得某一根天线的同步信号，就能获得时间同步和频率同步，这充分利用了空间分集，提高了同步算法的抗衰落性能。
附图说明
图1为本发明提供的恒包络的帧同步信号的结构示意图；
图2为本发明提供对接收端同步信号进行判断的算法示意图；
图3为本发明提供的时频矩阵的结构示意图；
图4为本发明提供的按照参数ΔF,ΔN搜索同步时搜索的时频点的相对位置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
按照本发明的一个方面，提供了一种恒包络的帧同步信号的生成方法：
一段恒包络采样点序列
Figure BDA0001640596960000057
采样率为Fs，将其调制在频率F上，得到序列
Figure BDA0001640596960000058
将其调制在频率F+ΔF上，得到序列
Figure BDA0001640596960000059
序列
Figure BDA00016405969600000510
第一个点对应的发送时刻为
Figure BDA0001640596960000051
序列
Figure BDA00016405969600000511
第一个点对应的发送时刻为
Figure BDA0001640596960000052
序列
Figure BDA00016405969600000512
组合得到恒包络的帧同步信号
Figure BDA00016405969600000513
图1示出了序列
Figure BDA00016405969600000514
的结构。其中，
Figure BDA00016405969600000515
表示M个恒包络采样点序列，同理可以写出
Figure BDA00016405969600000516
的形式；
Figure BDA00016405969600000517
表示该种恒包络帧同步信号的第一段，从时刻
Figure BDA0001640596960000053
开始发射，
Figure BDA0001640596960000054
Figure BDA0001640596960000055
表示该种恒包络帧同步信号的第二段，从时刻
Figure BDA0001640596960000056
开始发射，下文中的序列也采用这种标记。
优选的，恒包络采样点序列
Figure BDA00016405969600000518
可以采用恒定幅度符号经过恒包络调制得到；
优选的，ΔN≥M使序列
Figure BDA00016405969600000519
和序列
Figure BDA00016405969600000520
在时间上不重合，从而保证信号整体的恒包络特性；
在不引起混淆的情况下，下文中将恒包络的帧同步信号简记为帧同步信号。
按照提供的帧同步信号形式，提供了该种帧同步信号的同步方法：
帧同步信号由两段序列构成，这两段序列都是由
Figure BDA0001640596960000064
得到，它们在时间上相差
Figure BDA0001640596960000061
在频率上相差ΔF，所以，帧同步信号依次乘以
Figure BDA0001640596960000065
的共轭后做FFT，在时频二维图上会得到两个尖峰，其时间相差
Figure BDA0001640596960000062
频率相差ΔF。因此对接收信号搜索同步时，在时频二维图上寻找这两个尖峰，如果找到并且超过预先设定的门限，则认为获得同步，处理过程如图2所示：
参见图2，将
Figure BDA0001640596960000066
取共轭得到本地序列，本地序列从接收信号的头部滑动到接收信号的尾部，每滑动一个采样点，接收信号与本地序列对齐部分的相同位置的元素相乘，对相乘得到的序列做FFT运算，取模的平方后将其插入时频二维图。当本地序列与接收信号中的帧同步信号对齐时，时频二维图上会得到一个峰值。根据帧同步信号两段的特点，在时频二维图上会得到两个尖峰，搜索这两个尖峰，得到同步时间和同步频率。
在一个具体的示例中，接收端的具体步骤如下：
(1)接收端FFT处理：将序列
Figure BDA0001640596960000067
取共轭，得到序列
Figure BDA0001640596960000068
一段接收信号序列为
Figure BDA00016405969600000617
其采样率也为Fs。每次取序列
Figure BDA00016405969600000610
的长为M的一部分，
Figure BDA00016405969600000611
k记为时间编号。将取出的序列
Figure BDA00016405969600000612
与序列
Figure BDA00016405969600000613
对应元素相乘，得到：
Figure BDA0001640596960000063
对序列
Figure BDA00016405969600000614
做FFT得到序列
Figure BDA00016405969600000615
对序列
Figure BDA00016405969600000616
中的每个值Yk,f,f∈{0,1,2,…,M-1}取模的平方，f记为频率编号，得到时间编号k频率编号f处的能量值，记为时频点(k,f)处的能量Ek,f。其中FFT的长度为M。
(2)构造时频矩阵：将所有时频点的能量排列为时频矩阵E，矩阵E的第f行第k列元素为Ek,f，图3示出了该矩阵的结构，图3中，横坐标是时间编号，纵坐标是频率编号，矩阵中的每一个元素代表该时间编号和频率编号的能量值。
(3)按照参数ΔF,ΔN搜索同步：依次判断所有的时频点，如果时频点(k0,f0)的能量
Figure BDA0001640596960000075
大于预先设定的门限，则搜索
(k0-(ΔN-1),(R-1)mod M),(k0-(ΔN-1),Rmod M),(k0-(ΔN-1),(R+1)mod M),
(k0-ΔN,(R-1)mod M),(k0-ΔN,R mod M),(k0-ΔN,(R+1)mod M),
(k0-(ΔN+1),(R-1)mod M),(k0-(ΔN+1),R mod M),(k0-(ΔN+1),(R+1)mod M)
共9个时频点，其中
Figure BDA0001640596960000071
如果这9个时频点中有任何一个的能量也超过了门限，那么搜索同步成功。搜索同步成功时，接收序列
Figure BDA0001640596960000076
的第k0个采样点代表的时刻
Figure BDA0001640596960000072
对应帧同步信号的第二段的起始时刻
Figure BDA0001640596960000073
即获得了时间同步；频点编号f0代表的频率对应帧同步信号的第二段的频率F+ΔF，即获得了频率同步。图4示出了时频点(k0,f0)与搜索的9个时频点的相对位置关系，如图4所示，右上方标叉号的框为搜索到的时频点(k0,f0)，左下方9个标叉号的框为需要判断的9个时频点，这9个时频点的正中心与时频点(k0,f0)在时间上相差ΔN个点，在频率上相差
Figure BDA0001640596960000074
M个点。
其中，搜索9个点而不是搜索一个点，能够降低同步算法的失同步概率。
进一步地，本发明根据帧同步信号的特点，提供一种多天线下的帧同步信号的发送和接收方法：
在发送端，设发射天线数量为W。根据帧同步信号的生成方法，针对F,ΔF,N,ΔN四个参数，第一根天线编号1，设置参数为F1,ΔF1,N1,ΔN1，生成第一根天线的帧同步信号，第二根天线编号2，设置参数为F2,ΔF2,N2,ΔN2，生成第二根天线的帧同步信号，以此类推，最后一根天线编号W，设置参数为FW,ΔFW,NW,ΔNW，生成第W根天线的帧同步信号。在接收端，根据帧同步信号的同步方法，首先按照参数ΔF1,ΔN1搜索同步，如果按照该参数搜索同步获得时间同步和频率同步，则同步完成。否则，再按照参数ΔF2,ΔN2搜索同步，如果按照该参数搜索同步获得时间同步和频率同步，则同步完成。否则，以此类推，直到完成按照参数ΔFW,ΔNW搜索同步的过程。
发送端多天线发送帧同步信号，通过无线信道时，经历了随机的衰落，所以接收端的接收信号中，部分发送天线的帧同步信号比较强，部分发送天线的帧同步信号比较弱，接收端在执行同步方法时，只要有一个帧同步信号比较强，就可以获得时间同步和频率同步，因此提高了同步算法的抗衰落能力，也即提高了空间分集能力。
根据提供的多天线发送的帧同步信号的特点，提供一种识别发送天线编号的方法：
在接收端，根据多天线下的帧同步信号的发送和接收方法，按照参数ΔF1,ΔN1搜索同步成功则说明接收端是按照第一根发送天线的帧同步信号完成同步的，即识别出发送帧同步信号的天线编号为1，按照参数ΔF2,ΔN2搜索同步成功则说明接收端是按照第二根天线的帧同步信号完成同步的，即识别出发送帧同步信号的天线编号为2，以此类推，完成识别发送天线编号过程。
以下通过具体实施例介绍本发明提供的同步信号的发方法和接收方法。
实施例1：单天线系统的恒包络的帧同步信号的生成和同步实施例如下：
取一段长为256的{1,-1}序列，对其进行MSK调制，符号速率设为4kbit/s，生成一段MSK信号。以128kHz采样率采样该MSK信号，得到一段长为8192点的恒包络采样点序列
Figure BDA0001640596960000082
此时M＝8192。将
Figure BDA0001640596960000083
调制在1.5kHz上，得到序列
Figure BDA0001640596960000084
将
Figure BDA0001640596960000085
调制在-1.5kHz上，得到序列
Figure BDA0001640596960000086
此时F＝1.5kHz,ΔF＝-3kHz。取ΔN＝M+32＝8224，即将
Figure BDA0001640596960000087
错开
Figure BDA0001640596960000081
秒排在
Figure BDA0001640596960000088
的后面，形成长为16416的恒包络帧同步信号
Figure BDA00016405969600000811
序列
Figure BDA00016405969600000812
和序列
Figure BDA0001640596960000089
之间的32个采样点置零。将
Figure BDA00016405969600000810
调制到载波Fc进行发送。
在接收端，对序列
Figure BDA00016405969600000813
取共轭得到序列
Figure BDA00016405969600000814
接收端接收到的一段信号
Figure BDA00016405969600000815
假设其长为3倍帧同步信号长度，即Q＝49242。首先取序列
Figure BDA00016405969600000816
最开始的8192个点
Figure BDA0001640596960000096
与
Figure BDA0001640596960000097
对应元素相乘，得到序列
Figure BDA0001640596960000099
对序列
Figure BDA0001640596960000098
做FFT变换后取模的平方，得到时间编号0，频率编号为{0,1,2,…,8191}的能量值
Figure BDA00016405969600000910
然后取序列
Figure BDA00016405969600000911
与
Figure BDA00016405969600000912
对应元素相乘，得到序列
Figure BDA00016405969600000913
对序列
Figure BDA00016405969600000914
做FFT变换后取模的平方，得到时间编号1，频率编号为{0,1,2,…,8191}的能量值
Figure BDA00016405969600000915
依次类推，构建41051列8192行的时频矩阵E，行代表频点编号，列代表时间编号，值对应该时频点的能量。
依次处理时频矩阵的每一个元素，对于时频点(k0,f0)，如果该时频点的能量值超过了预先设定的门限，则顺序搜索
(k0-8225,(R-1)mod 8192),(k0-8225,R mod 8192),(k0-8225,(R+1)mod 8192),
(k0-8224,(R-1)mod 8192),(k0-8224,R mod 8192),(k0-8224,(R+1)mod 8192),
(k0-8223,(R-1)mod 8192),(k0-8223,R mod 8192),(k0-8223,(R+1)mod 8192)这9个时频点，其中，
Figure BDA0001640596960000091
如果其中某个时频点的能量值也超过了门限，那么同步成功。接收信号序列
Figure BDA00016405969600000916
的第k0个点代表的时刻
Figure BDA0001640596960000092
秒对应帧同步信号的第二段的起始时刻
Figure BDA0001640596960000093
秒，接收端与发送端的时间差为
Figure BDA0001640596960000094
秒，即获得时间同步。频率的关系如下：假设接收端的中心频率为F0，则频点编号f0的频率可由下式计算：
Figure BDA0001640596960000095
接收端与发送端的频率差为Flocal-(Fc-1500Hz)，即获得了频率同步。
实施例2：4x1天线系统的恒包络的帧同步信号的生成及其同步方法的实施例如下：
多天线发送帧同步信号，可以提高帧同步方法的抗衰落能力。本实例中的4根天线设置了相同的ΔF,N,ΔN三个参数，F参数是间隔开的，保证不同天线的帧同步信号在频谱上不互相干扰。该方法提高时间同步的抗衰落能力，但频率同步存在一定的模糊度，因为按照参数ΔF,ΔN搜索同步时，由于F参数有4个值，所以存在4个可能获得同步的时频点，其时间编号相同，但频率编号有4个，所有通过任何一根天线的信号获得同步时，时间同步都是准确的，但频率同步获得的频率差有4个可能值。具体参数设置为：第一根发射天线的F参数设置为-7.5kHz，第二根发射天线的F参数设置为-1.5kHz，第三根发射天线的F参数设置为4.5kHz，第四根发射天线的F参数设置为10.5kHz，它们的频率是等间隔的；四根天线的ΔF参数都设置为-3kHz；N参数都设置相同，即同时发送；ΔN参数都设置为8224。每根天线的信号到达接收端的衰落是不同的，在接收端按照参数ΔF＝-3000Hz,ΔN＝8224搜索同步时，只要有一根天线的信号比较强，就可以获得时间同步，提高了同步方法的抗衰落性能。
实施例3：包含3段的帧同步信号的生成方法实施例如下：
取一段长为256的{1,-1}序列，对其进行MSK调制，符号速率设为4kbit/s，生成一段MSK信号。以128kHz采样率采样该MSK信号，得到一段长为8192点的恒包络采样点序列
Figure BDA0001640596960000104
此时M＝8192。将
Figure BDA0001640596960000105
调制在1.5kHz,-1.5kHz,4.5kHz这3个频率上，分别得到3个序列
Figure BDA0001640596960000101
将这3个序列设置在0秒，
Figure BDA0001640596960000102
秒，
Figure BDA0001640596960000103
秒这3个时刻开始发送，形成长为24576的恒包络帧同步采样信号
Figure BDA0001640596960000106
将
Figure BDA0001640596960000107
调制到载波Fc进行发送。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种恒包络的帧同步信号的发射方法，其特征在于，包括：
将一段采样率为Fs的恒包络采样点序列
Figure FDA0002411838100000011
分别调制在频率F和频率F+ΔF上，分别得到调制后的序列
Figure FDA0002411838100000012
和序列
Figure FDA0002411838100000013
恒包络采样点序列
Figure FDA0002411838100000014
包括M个恒包络采样点；ΔN≥M使序列
Figure FDA0002411838100000015
和序列
Figure FDA0002411838100000016
在时间上不重合，从而保证信号整体的恒包络性质；
序列
Figure FDA0002411838100000017
第一个点对应的发送时刻为
Figure FDA0002411838100000018
序列
Figure FDA0002411838100000019
第一个点对应的发送时刻为
Figure FDA00024118381000000110
序列
Figure FDA00024118381000000111
组合得到恒包络的帧同步信号
Figure FDA00024118381000000112
其中，ΔF为两段序列的频率间隔，
Figure FDA00024118381000000113
为两段序列的时间间隔。
2.根据权利要求1所述的恒包络的帧同步信号的发射方法，其特征在于，恒包络采样点序列
Figure FDA00024118381000000114
可以采用恒定幅度符号经过恒包络调制得到。
3.根据权利要求1或2所述的恒包络的帧同步信号的发射方法，其特征在于，所述恒包络的帧同步信号的发射方法适用于多天线，在发送端，设发射天线数量为W，根据帧同步信号的生成方法，针对F,ΔF,N,ΔN四个参数，第一根天线编号1，设置参数为F1,ΔF1,N1,ΔN1，生成第一根天线的帧同步信号，第二根天线编号2，设置参数为F2,ΔF2,N2,ΔN2，生成第二根天线的帧同步信号，以此类推，最后一根天线编号W，设置参数为FW,ΔFW,NW,ΔNW，生成第W根天线的帧同步信号；得到所有天线的帧同步信号后，所有天线同时发射各自的帧同步信号。
4.根据权利要求3所述的恒包络的帧同步信号的发射方法，其特征在于，所述恒包络采样点序列
Figure FDA00024118381000000115
还可以被调制在T个频率上，得到T个序列，设定在T个时刻分别开始发送，并将调制后的T个序列组合得到恒包络的帧同步信号，T≥3。
5.一种恒包络的帧同步信号的接收方法，其特征在于，包括：
接收发射端发射的序列信号；
在接收的序列信号中依次取预设长度的部分序列，并将取出的每个预设长度的部分序列乘以恒包络采样点序列
Figure FDA0002411838100000021
的共轭后做快速傅氏变换FFT，得到所述依次取出的预设长度的部分序列对应的时频域二维图；
若在所述时频域二维图上找到两个尖峰，尖峰的时间间隔，频率间隔与发射端发射的帧同步信号设定的时间间隔，频率间隔相符，且这两个尖峰的能量均超过预先设定的门限，则认为这两个尖峰对应的预设长度的部分序列为发射端发射的帧同步信号；
所述恒包络的帧同步信号的接收方法具体包括：
将恒包络采样点序列
Figure FDA0002411838100000022
取共轭，得到序列
Figure FDA0002411838100000023
设接收到的发射端发射的序列信号为
Figure FDA0002411838100000024
Q>ΔN+M，其采样率为Fs；
每次取序列
Figure FDA0002411838100000025
的长为M的一部分
Figure FDA0002411838100000026
记
Figure FDA0002411838100000027
Figure FDA0002411838100000028
k记为时间编号，将取出的序列
Figure FDA0002411838100000029
与序列
Figure FDA00024118381000000210
对应元素相乘，得到：
Figure FDA00024118381000000211
对序列
Figure FDA00024118381000000212
做FFT得到序列
Figure FDA00024118381000000213
对序列
Figure FDA00024118381000000214
中的每个值Yk,f,f∈{0,1,2,…,M-1}取模的平方，f记为频率编号，得到时间编号k频率编号f处的能量值，记为时频点(k,f)处的能量Ek,f，其中FFT的长度为M；
将所有时频点的能量排列为时频矩阵E，矩阵E的第f行第k列元素记为Ek,f；
按照参数ΔF,ΔN搜索同步：依次判断所有的时频点，如果时频点(k0,f0)的能量
Figure FDA00024118381000000215
大于预先设定的门限，则搜索(k0-(ΔN-1),(R-1)modM),(k0-(ΔN-1),RmodM),(k0-(ΔN-1),(R+1)modM),(k0-ΔN,(R-1)modM),(k0-ΔN,RmodM),(k0-ΔN,(R+1)modM),(k0-(ΔN+1),(R-1)modM),(k0-(ΔN+1),RmodM),(k0-(ΔN+1),(R+1)modM)共9个时频点，其中
Figure FDA00024118381000000216
如果这9个时频点中有任何一个的能量也超过了预先设定的门限，那么搜索帧同步信号成功。
6.根据权利要求5所述的恒包络的帧同步信号的接收方法，其特征在于，在搜索帧同步信号成功时，接收到的发射端发射的序列
Figure FDA0002411838100000031
的第k0个采样点代表的时刻
Figure FDA0002411838100000032
对应帧同步信号的第二段的起始时刻
Figure FDA0002411838100000033
即获得了时间同步；频点编号f0代表的频率对应帧同步信号的第二段的频率F+ΔF，即获得了频率同步。
7.根据权利要求5或6所述的恒包络的帧同步信号的接收方法，其特征在于，所述恒包络的帧同步信号的接收方法适用于多天线，在接收端，首先按照参数ΔF1,ΔN1搜索帧同步信号，如果按照该参数搜索帧同步信号获得时间同步和频率同步，则同步完成，否则，再按照参数ΔF2,ΔN2搜索帧同步信号，如果按照该参数搜索帧同步信号获得时间同步和频率同步，则同步完成，否则，以此类推，直到完成按照参数ΔFW,ΔNW搜索同步的过程，W为发射天线数量；按照多天线发送帧同步信号的特征，接收端可以识别发送该段信号的天线；接收端按照参数ΔF1,ΔN1搜索同步成功时，则认为发送该段信号的是天线1，按照参数ΔF2,ΔN2搜索同步成功时，则认为发送该段信号的是天线2，以此类推，接收端可以识别出正在发送此段信号的天线编号；在发送端，设发射天线数量为W，根据帧同步信号的生成方法，针对F,ΔF,N,ΔN四个参数，第一根天线编号1，设置参数为F1,ΔF1,N1,ΔN1，生成第一根天线的帧同步信号，第二根天线编号2，设置参数为F2,ΔF2,N2,ΔN2，生成第二根天线的帧同步信号，以此类推，最后一根天线编号W，设置参数为FW,ΔFW,NW,ΔNW，生成第W根天线的帧同步信号。
8.根据权利要求7所述的恒包络的帧同步信号的接收方法，其特征在于，当在发射端恒包络采样点序列
Figure FDA0002411838100000034
被调制在T个频率上时，若接收端在所述时频域二维图上找到T个尖峰，尖峰之间的时间间隔，频率间隔与发射端发射的帧同步信号设定的时间间隔，频率间隔相符，且这T个尖峰的能量均超过预先设定的门限，则认为这T个尖峰对应的预设长度的部分序列为发射端发射的帧同步信号，T≥3。
CN201810379505.1A 2018-04-25 2018-04-25 一种恒包络的帧同步信号的发射方法和接收方法 Active CN108449302B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810379505.1A CN108449302B (zh) 2018-04-25 2018-04-25 一种恒包络的帧同步信号的发射方法和接收方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810379505.1A CN108449302B (zh) 2018-04-25 2018-04-25 一种恒包络的帧同步信号的发射方法和接收方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108449302A CN108449302A (zh) 2018-08-24
CN108449302B true CN108449302B (zh) 2020-07-10

Family

ID=63200994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810379505.1A Active CN108449302B (zh) 2018-04-25 2018-04-25 一种恒包络的帧同步信号的发射方法和接收方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108449302B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112671416B (zh) * 2020-12-29 2022-05-13 维沃移动通信有限公司 通信处理方法、装置及电子设备
CN113595567B (zh) * 2021-07-23 2022-09-20 华中科技大学 一种抗干扰通信方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102497240A (zh) * 2011-12-20 2012-06-13 北京泰美世纪科技有限公司 一种数字广播系统的采样同步装置和采样同步方法
CN102638335A (zh) * 2012-03-02 2012-08-15 北京大学 一种基于互相关和自相关级联的帧同步方法
CN106452501A (zh) * 2016-09-30 2017-02-22 华中科技大学 实虚交错四相序列的构建及msk/gmsk同步方法及扩频系统
CN107241286A (zh) * 2017-04-20 2017-10-10 西安电子科技大学 一种结合频域和时域估计的载波同步方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7746761B2 (en) * 2007-10-25 2010-06-29 Nokia Siemens Networks Oy Techniques to generate constant envelope multicarrier transmission for wireless networks

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102497240A (zh) * 2011-12-20 2012-06-13 北京泰美世纪科技有限公司 一种数字广播系统的采样同步装置和采样同步方法
CN102638335A (zh) * 2012-03-02 2012-08-15 北京大学 一种基于互相关和自相关级联的帧同步方法
CN106452501A (zh) * 2016-09-30 2017-02-22 华中科技大学 实虚交错四相序列的构建及msk/gmsk同步方法及扩频系统
CN107241286A (zh) * 2017-04-20 2017-10-10 西安电子科技大学 一种结合频域和时域估计的载波同步方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
An improved training sequence based timing synchronization algorithm for MIMO-OFDM system;Chen Jieping;《2014 Fifth International Conference on Intelligent Systems Design and Engineering Applications》;20141231;165-168 *
Joint Channel Estimation and PTS to Reduce Peak-to-Average-Power Radio in OFDM Systems Without Side Information;Lili Guan 等;《IEEE SIGNAL PROCESSING LETTERS》;20101031;第17卷(第10期);883-886 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108449302A (zh) 2018-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9866285B2 (en) System access and synchronization methods for MIMO OFDM communications systems and physical layer packet and preamble design
US8116195B2 (en) Transmission and reception of reference preamble signals in OFDMA or OFDM communication systems
CN108449302B (zh) 一种恒包络的帧同步信号的发射方法和接收方法
US8249178B2 (en) Multicarrier transmitter and multicarrier receiver
CN101374130B (zh) 多输入多输出正交频分复用系统的同步方法
Huan et al. Cell search algorithms for the 3G long-term evolution
KR100986545B1 (ko) 멀티 캐리어 ｃｄｍａ 시스템에서의 동기화

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant