CN110430156B - 突发ofdm数据传输的帧同步方法及系统 - Google Patents

突发ofdm数据传输的帧同步方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110430156B
CN110430156B CN201910748061.9A CN201910748061A CN110430156B CN 110430156 B CN110430156 B CN 110430156B CN 201910748061 A CN201910748061 A CN 201910748061A CN 110430156 B CN110430156 B CN 110430156B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fourier transform
frequency domain
maximum power
chirp signal
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
CN201910748061.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110430156A (zh
Inventor
赵亚红
唐晓柯
赵东艳
王于波
赵旭
张玉冰
袁旭
杨季
刘继超
单鹏
刘明
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.)
State Grid Jiangxi Electric Power Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Information and Telecommunication Co Ltd
Beijing Smartchip Microelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
State Grid Jiangxi Electric Power Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Information and Telecommunication Co Ltd
Beijing Smartchip Microelectronics Technology Co Ltd
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 State Grid Jiangxi Electric Power Co ltd, State Grid Corp of China SGCC, State Grid Information and Telecommunication Co Ltd, Beijing Smartchip Microelectronics Technology Co Ltd filed Critical State Grid Jiangxi Electric Power Co ltd
Priority to CN201910748061.9A priority Critical patent/CN110430156B/zh
Publication of CN110430156A publication Critical patent/CN110430156A/zh
Priority to PCT/CN2020/105987 priority patent/WO2021027590A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110430156B publication Critical patent/CN110430156B/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

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种突发OFDM数据传输的帧同步方法及系统，该方法包括：接收机接收空口数据、下变频并滤波到基带采样数据，其中所述基带采样数据的帧同步头中包括啁啾信号以及时域恒模信号。其中所述啁啾信号中包括上啁啾信号和下啁啾信号；所述接收机对所述啁啾信号进行同步搜索；所述接收机对所述时域恒模信号进行同步搜索。本发明的突发OFDM数据传输的帧同步方法及系统，无需设置更多的同步头数据，无需增加硬件成本，即可以满足信噪比低于0dB或宽信噪比工作范围的接收机的同步捕获概率要求以及定时精度要求。

Description

突发OFDM数据传输的帧同步方法及系统
技术领域
本发明是关于无线通信技术领域，特别是关于一种突发OFDM数据传输的帧同步方法及系统。
背景技术
突发OFDM(正交频分复用技术)数据传输系统中常使用重复序列帮助接收端做同步捕获，这种方案使用滑动自相关运算，在一定的初始频率偏差范围内，当接收窗滑动到重复信号的起始位置时，自相关幅度达到最大，此时自相关值的角度可以估计频偏。
发明人在实现本发明的过程中发现，使用滑动互相关的这种同步捕获方案通常工作在信噪比较大的情况下(至少0dB以上)。当期望系统工作的信噪比低于0dB以下时，该方案的捕获概率难以满足要求，定时精度和频偏估计精度也比较有限，或者需要付出更多的同步头数据，导致系统效率下降，增加了接收机的存贮和逻辑运算单元要求及成本。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种突发OFDM数据传输的帧同步方法及系统，无需设置更多的同步头数据，无需增加硬件成本，即可以满足信噪比低于0dB或宽信噪比工作范围的接收机的同步捕获概率要求以及定时精度要求。
为实现上述目的，本发明提供了一种突发OFDM数据传输的帧同步方法，其包括：接收机接收空口数据、下变频并滤波到基带采样数据，其中所述基带采样数据的帧同步头中包括啁啾信号以及时域恒模信号。其中所述啁啾信号中包括上啁啾信号和下啁啾信号；所述接收机对所述啁啾信号进行同步搜索；所述接收机对所述时域恒模信号进行同步搜索。
在本发明的一实施方式中，所述接收机对所述啁啾信号进行同步搜索包括：所述接收机将本地啁啾信号与相同长度的所述基带采样数据进行逐点共轭相乘，并对所述本地啁啾信号中的上啁啾信号进行逐点共轭相乘的数据进行第一傅里叶变换，对所述本地啁啾信号的下啁啾信号进行逐点共轭相乘的数据进行第二傅里叶变换；分别搜索所述第一傅里叶变换和所述第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线，并分别记录各自最大功率谱线对应的编号，并且分别计算所述第一傅里叶变换和所述第二傅里叶变换的频域平均功率；将所述第一傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与所述第一傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积进行比较，以及将所述第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与所述第二傅里叶变换的频域平均功率与所述第一预设阈值的乘积进行比较，若所述第一傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于所述第一傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积且所述第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于所述第二傅里叶变换的频域平均功率与所述第一预设阈值的乘积，则判定所述啁啾信号同步搜索成功，否则滑动所述基带采样数据一个预定长度的偏移后继续进行所述啁啾信号的同步搜索，直至所述啁啾信号同步搜索成功。
在本发明的一实施方式中，所述接收机对所述时域恒模信号进行同步搜索包括：根据所述第一傅里叶变换的最大功率谱线的编号和所述第二傅里叶变换的最大功率谱线的编号，计算定时偏差；然后根据所述定时偏差以及所述基带采样数据的帧同步头中的所述啁啾信号与所述时域恒模信号的时间间隔，获取所述基带采样信号中的时域恒模信号部分的数据，并将其与所述接收机的本地时域恒模信号进行逐点共轭相乘，并进行第三傅里叶变换；然后搜索所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线，并记录该最大功率谱线的编号，并且计算所述第三傅里叶变换的频域平均功率，若所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于所述第三傅里叶变换的频率平均功率与第二预设阈值的乘积，则判定所述帧同步头中的时域恒模信号同步搜索成功。
在本发明的一实施方式中，所述本地啁啾信号由所述接收机生成或预先存储的。
在本发明的一实施方式中，所述帧同步方法还包括：当所述帧同步头中的时域恒模信号同步搜索成功后，根据所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线的编号和频率分辨率计算初始频率偏移。
本发明还提供了一种突发OFDM数据传输的帧同步系统，其包括：采样单元、傅里叶变换单元、最大功率谱线搜索单元、频域平均功率计算单元、同步判断单元、定时偏差计算单元。采样单元用于接收空口数据、下变频并滤波到基带采样数据，其中所述基带采样数据的帧同步头中包括啁啾信号以及时域恒模信号；傅里叶变换单元与所述采样单元相耦合，用于将接收机的本地啁啾信号与相同长度的所述基带采样数据进行逐点共轭相乘，并对所述本地啁啾信号中的上啁啾信号进行逐点共轭相乘的数据进行第一傅里叶变换，对所述本地啁啾信号的下啁啾信号进行逐点共轭相乘的数据进行第二傅里叶变换；最大功率谱线搜索单元与所述傅里叶变换单元相耦合，用于搜索所述第一傅里叶变换和所述第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线，并分别记录各自最大功率谱线对应的编号；频域平均功率计算单元与所述傅里叶变换单元相耦合，用于计算所述第一傅里叶变换和所述第二傅里叶变换的频域平均功率；同步判断单元与所述最大功率谱线搜索单元以及所述频域平均功率计算单元相耦合，用于将所述第一傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与所述第一傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积进行比较，以及将所述第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与所述第二傅里叶变换的频域平均功率与所述第一预设阈值的乘积进行比较，若所述第一傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于所述第一傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积且所述第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于所述第二傅里叶变换的频域平均功率与所述第一预设阈值的乘积，则判定所述啁啾信号同步搜索成功，否则滑动所述基带采样数据一个预定长度的偏移后继续进行所述啁啾信号的同步搜索，直至所述啁啾信号同步搜索成功；定时偏差计算单元与所述同步判断单元相耦合，用于根据所述第一傅里叶变换的最大功率谱线的编号和所述第二傅里叶变换的最大功率谱线的编号计算所述定时偏差；其中，所述傅里叶变换单元还与所述定时偏差计算单元相耦合，还用于根据所述定时偏差以及所述基带采样数据的帧同步头中的所述啁啾信号与所述时域恒模信号的时间间隔，获取所述基带采样数据中时域恒模信号部分的数据，并将其与所述接收机的本地时域恒模信号进行逐点共轭相乘，并进行第三傅里叶变换；所述最大功率谱线搜索单元还用于搜索所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线，并记录该最大功率谱线的编号；所述频域平均功率计算单元还用于计算所述第三傅里叶变换的频域平均功率；所述同步判断单元还用于比较所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与所述第三傅里叶变换的频率平均功率与第二预设阈值的乘积，若所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于所述第三傅里叶变换的频率平均功率与第二预设阈值的乘积，则判定所述帧同步头中的时域恒模信号同步搜索成功。
在本发明的一实施方式中，所述本地啁啾信号由所述接收机生成或预先存储的。
在本发明的一实施方式中，所述帧同步系统还包括：初始频率偏移计算单元，与所述同步判断单元相耦合，用于当所述帧同步头中的时域恒模信号同步搜索成功后，根据所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线的编号和频率分辨率计算初始频率偏移。
与现有技术相比，根据本发明的突发OFDM数据传输的帧同步方法及系统，通过设计一种新型的同步头信号，使用尽可能少的同步数据实现终端的定时精度要求及频偏估计精度要求以及实现较高的检测成功概率，并且在低信噪比(如0dB以下)和宽信噪比范围(-10～50dB)以及多径丰富的无线环境仍然能够满足同步也能满足捕获概率和精度要求。并且同步头信号适于接收机端使用现有的硬件单元FFT完成，不需要额外增加终端同步逻辑，降低了终端的复杂度，节省了终端成本。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的突发OFDM数据传输的帧同步方法的步骤组成；
图2是根据本发明一实施方式的基本同步头帧结构；
图3是根据本发明一实施方式的基本同步头帧结构；
图4是根据本发明一实施方式的突发OFDM数据传输的帧同步系统的模块组成；
图5是根据本发明一实施方式的加性高斯白噪声信道下的帧同步检测性能曲线图；
图6是根据本发明一实施方式的扩展步行者信道下的帧同步检测性能曲线图；
图7是根据本发明一实施方式的扩展车辆信道模型下的帧同步检测性能曲线图；
图8是根据本发明一实施方式的扩展典型城市信道模型下的帧同步检测性能曲线图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
为了克服现有技术中的问题，本发明提供了一种突发OFDM数据传输的帧同步方法及系统，通过设计一种新型的同步头信号，使用尽可能少的同步数据实现终端的定时精度要求及频偏估计精度要求以及实现较高的检测成功概率，并且在低信噪比(如0dB以下)和宽信噪比范围(-10～50dB)以及多径丰富的无线环境仍然能够满足同步也能满足捕获概率和精度要求。并且同步头信号适于接收机端使用现有的硬件单元FFT完成，不需要额外增加终端同步逻辑，降低了终端的复杂度，节省了终端成本。另外本发明也适用于多径丰富的单载波无线或有线突发通信系统等其他通信系统。
如图1所示，在本发明的一实施方式中，使用啁啾信号(包括上啁啾信号和下啁啾信号)完成一定初始频偏范围内的定时捕获，并使用时域恒模信号完成定时后的初始频率偏移估计以克服使用Chirp信号的频率偏移估计在多径衰落信道下无法满足要求的精度。全部捕获及估计过程都可以使用FFT运算完成，没有额外增加OFDM接收机的逻辑设计成本。
具体地，该突发OFDM数据传输的帧同步方法包括：步骤S1～步骤S3。
在步骤S1中，接收机接收空口数据、下变频并滤波到基带采样数据，其中基带采样数据的帧同步头中包括啁啾信号以及时域恒模信号。其中，啁啾信号中包括上啁啾和下啁啾信号，时域恒模信号具体可以为复单音信号。图2是本实施方式的突发帧同步头及帧结构。图3是在图2基础上的增加了冗余的突发帧同步头及帧结构，类似的帧结构设计可以在包含三种基本信号(上啁啾信号、下啁啾信号以及时域恒模信号)的基础上作长度变化以增加接收机的处理灵活性，可能带来处理效率的降低，但在后面的数据帧远长于同步头的长度的情况下，这种效率损失是很小的。
其中，基带啁啾信号的产生方法如下：Nt＝1 or 2；Nf＝Nt*Nfft；WB＝(Nsc+1)/Tu；fs＝(Nfft)/Tu；μ＝WB/(Nf/fs)；θ0＝0；
Figure GDA0002991944320000061
Figure GDA0002991944320000071
n＝0，1，...，Nf-1；上啁啾信号SUpChirp(n)＝exp(j*θ)，n＝0，1，...，Nf-1；下啁啾信号SDnChirp(n)＝exp(-j*θ)，n＝0，1，...，Nf-1。其中，Nt表示啁啾信号持续的时域长度相对于FFT长度的倍数，Nf表示啁啾信号持续的时域基带采样点数，WB表示啁啾信号占用的有效信号带宽，Tu表示OFDM系统的有用符号时间，Nfft表示OFDM系统的FFT长度，Nsc表示OFDM系统的频域有效子载波个数，fs表示基带采样速率，μ表示频率变化的斜率，θ表示啁啾信号的基带采样点上的信号相位。
时域恒模信号可以使用复单音信号，可选复单音信号为频率为fSingleTone＝fs/4或附近的频率。时域恒模信号
Figure GDA0002991944320000072
Figure GDA0002991944320000073
在步骤S2中，接收机对啁啾信号进行同步搜索。具体而言，接收机将本地啁啾信号与相同长度的基带采样数据进行逐点共轭相乘，并对本地啁啾信号中的上啁啾信号进行逐点共轭相乘的数据进行第一傅里叶变换，对本地啁啾信号的下啁啾信号进行逐点共轭相乘的数据进行第二傅里叶变换；接收机分别搜索第一傅里叶变换和第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线，并分别记录各自最大功率谱线对应的编号，并且分别计算第一傅里叶变换和第二傅里叶变换的频域平均功率，若第一傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于第一傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积且第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于第二傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积，则判定啁啾信号同步搜索成功，否则滑动基带采样数据一个预定长度的偏移后继续进行啁啾信号的同步搜索，直至啁啾信号同步搜索成功。其中，本地啁啾信号可以由接收机生成，也可以预先存储。
在步骤S3中，接收机对时域恒模信号进行同步搜索。根据第一傅里叶变换的最大功率谱线的编号和第二傅里叶变换的最大功率谱线的编号，计算定时偏差，然后根据定时偏差以及基带采样数据的帧同步头中的啁啾信号与时域恒模信号的时间间隔，获取基带采样信号中的时域恒模信号部分的数据，并将其与接收机的本地时域恒模信号进行逐点共轭相乘，并进行第三傅里叶变换，搜索第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线，并记录该最大功率谱线的编号，并且计算第三傅里叶变换的频域平均功率，若第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于第三傅里叶变换的频率平均功率与第二预设阈值的乘积，则判定帧同步头中的时域恒模信号同步搜索成功。
其中，定时偏差的计算如下：Nf＝Nt*Nfft，设上啁啾和下啁啾对应的最大功率谱线编号分别为MU∈[0，Nf-1]，MD∈[0，Nf-1]，
Figure GDA0002991944320000081
MU＝MU-Nf
end
Figure GDA0002991944320000082
MD＝MD-Nf
end
定时偏差nΔ＝(MU-MD)/2.0)*Nfft/(Nsc+1)
在一实施方式中，帧同步方法还包括：当帧同步头中的时域恒模信号同步搜索成功后，根据第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线的编号和频率分辨率计算初始频率偏移。
其中，初始频率偏移的计算如下：Nf＝Nt*Nfft。Nf为FFT计算中的FFT长度，设最大功率对应的谱线编号对应的最大谱线编号为MT∈[0，Nf-1]；
Figure GDA0002991944320000091
MT＝MT-Nf
end
fΔ＝(MT)*Nfft/Tu/(Nf)即为计算得到的初始频偏。
基于同样的发明构思，本发明还提供了一种突发OFDM数据传输的帧同步系统，如图4所示，在一实施方式中，该帧同步系统包括：采样单元10、傅里叶变换单元11、最大功率谱线搜索单元12、频域平均功率计算单元13、同步判断单元14、定时偏差计算单元15。
采样单元10用于接收空口数据、下变频并滤波到基带采样数据，其中基带采样数据的帧同步头中包括啁啾信号以及时域恒模信号。
傅里叶变换单元11与采样单元10相耦合，用于将接收机的本地啁啾信号与相同长度的基带采样数据进行逐点共轭相乘，并对本地啁啾信号中的上啁啾信号进行逐点共轭相乘的数据进行第一傅里叶变换，对本地啁啾信号的下啁啾信号进行逐点共轭相乘的数据进行第二傅里叶变换。其中，本地啁啾信号由接收机生成或预先存储的。
最大功率谱线搜索单元12与傅里叶变换单元11相耦合，用于搜索第一傅里叶变换和第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线，并分别记录各自最大功率谱线对应的编号。
频域平均功率计算单元13与傅里叶变换单元11相耦合，用于计算第一傅里叶变换和第二傅里叶变换的频域平均功率。
同步判断单元14与最大功率谱线搜索单元12以及频域平均功率计算单元13相耦合，用于将第一傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与第一傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积进行比较，以及将第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与第二傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积进行比较，若第一傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于第一傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积且第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于第二傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积，则判定啁啾信号同步搜索成功，否则滑动基带采样数据一个预定长度的偏移后继续进行啁啾信号的同步搜索，直至啁啾信号同步搜索成功。
定时偏差计算单元15与同步判断单元14相耦合，用于根据第一傅里叶变换的最大功率谱线的编号和第二傅里叶变换的最大功率谱线的编号计算定时偏差。
其中，傅里叶变换单元11还与定时偏差计算单元15相耦合，还用于根据定时偏差以及基带采样数据的帧同步头中的啁啾信号与时域恒模信号的时间间隔，获取基带采样数据中时域恒模信号部分的数据，并将其与接收机的本地时域恒模信号进行逐点共轭相乘，并进行第三傅里叶变换。
最大功率谱线搜索单元12还用于搜索第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线，并记录该最大功率谱线的编号。
频域平均功率计算单元13还用于计算第三傅里叶变换的频域平均功率。
同步判断单元14还用于比较第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与第三傅里叶变换的频率平均功率与第二预设阈值的乘积，若第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于第三傅里叶变换的频率平均功率与第二预设阈值的乘积，则判定帧同步头中的时域恒模信号同步搜索成功。
在一实施方式中，帧同步系统还包括：初始频率偏移计算单元，初始频率偏移计算单元与同步判断单元14相耦合，用于当帧同步头中的时域恒模信号同步搜索成功后，根据第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线的编号和频率分辨率计算初始频率偏移。
综上，根据本实施方式的突发OFDM数据传输的帧同步方法及系统，通过设计一种新型的同步头信号，使用尽可能少的同步数据实现终端的定时精度要求及频偏估计精度要求以及实现较高的检测成功概率，并且在低信噪比(如0dB以下)和宽信噪比范围(-10～50dB)以及多径丰富的无线环境仍然能够满足同步也能满足捕获概率和精度要求。并且同步头信号适于接收机端使用现有的硬件单元FFT完成，不需要额外增加终端同步逻辑，降低了终端的复杂度，节省了终端成本。
为了验证本实施方式的效果，在加性高斯白噪声和典型准静态多径衰落信道(扩展步行者信道、扩展车辆信道模型以及扩展典型城市信道模型，多径幅度服从瑞利分布，最大时延5微秒)下进行了大量仿真实验，以多速率OFDM系统参数为蓝本，设计4M信道带宽下，有效子载波个数312，子载波间隔10416.6666赫兹，OFDM有用符号时间96微秒，保护间隔时间24微秒，FFT长度512，使用图2中的基本同步头帧结构，上啁啾信号、下啁啾信号及复单音信号的长度均为1024点基带采样数据，合理定义帧同步通过情况下，如果估计的定时偏差在26个采样范围内、频偏估计误差在0.5个子载波频率间隔范围内则帧同步正确，否则发生帧同步错误。进一步，定义整体帧检测概率为整体帧同步通过的统计数量除以总的仿真帧(其中保护设计的同步头和数据，并且同步头在仿真帧中的位置完全随机，接收信号中加入最大预计频率偏差确定的随机频率偏移，并经过多径信道和加性高斯白噪声信道)数为同步检测概率，定义整体帧同步通过情况下，帧同步正确的帧数除以整体帧同步数为帧同步正确概率，定义整体帧同步通过并且帧同步正确的帧数除以总的仿真帧数为同步检测&正确的概率。图5为加性高斯白噪声信道下的帧同步检测性能，图6为扩展步行者信道下的帧同步检测性能，图7为扩展车辆信道模型下的帧同步检测性能，图8为扩展典型城市信道模型下的帧同步检测性能。从图5～图8中，可以看出，参考接收机性能良好，检测及正确概率可满足要求，解决了多径信道下的频偏估计正确概率问题，加性高斯白噪声信道可工作在-10dB信噪比和-10～50的宽信噪比范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种突发OFDM数据传输的帧同步方法，其特征在于，包括：
接收机接收空口数据、下变频并滤波到基带采样数据，其中所述基带采样数据的帧同步头中包括啁啾信号以及时域恒模信号，其中所述啁啾信号中包括上啁啾信号和下啁啾信号；
所述接收机对所述啁啾信号进行同步搜索；以及
所述接收机对所述时域恒模信号进行同步搜索，
其中，所述接收机对所述啁啾信号进行同步搜索包括：
将本地啁啾信号与相同长度的所述基带采样数据进行逐点共轭相乘，并对所述本地啁啾信号中的上啁啾信号进行逐点共轭相乘的数据进行第一傅里叶变换，对所述本地啁啾信号的下啁啾信号进行逐点共轭相乘的数据进行第二傅里叶变换；
分别搜索所述第一傅里叶变换和所述第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线，并分别记录各自最大功率谱线对应的编号，并且分别计算所述第一傅里叶变换和所述第二傅里叶变换的频域平均功率；以及
将所述第一傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与所述第一傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积进行比较，以及将所述第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与所述第二傅里叶变换的频域平均功率与所述第一预设阈值的乘积进行比较，若所述第一傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于所述第一傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积且所述第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于所述第二傅里叶变换的频域平均功率与所述第一预设阈值的乘积，则判定所述啁啾信号同步搜索成功，否则滑动所述基带采样数据一个预定长度的偏移后继续进行所述啁啾信号的同步搜索，直至所述啁啾信号同步搜索成功，
其中，所述接收机对所述时域恒模信号进行同步搜索包括：
根据所述第一傅里叶变换的最大功率谱线的编号和所述第二傅里叶变换的最大功率谱线的编号，计算定时偏差；
根据所述定时偏差以及所述基带采样数据的帧同步头中的所述啁啾信号与所述时域恒模信号的时间间隔，获取所述基带采样信号中的时域恒模信号部分的数据，并将其与所述接收机的本地时域恒模信号进行逐点共轭相乘，并进行第三傅里叶变换；以及
搜索所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线，并记录该最大功率谱线的编号，并且计算所述第三傅里叶变换的频域平均功率，若所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于所述第三傅里叶变换的频率平均功率与第二预设阈值的乘积，则判定所述帧同步头中的时域恒模信号同步搜索成功。
2.如权利要求1所述的突发OFDM数据传输的帧同步方法，其特征在于，所述本地啁啾信号由所述接收机生成或预先存储的。
3.如权利要求1所述的突发OFDM数据传输的帧同步方法，其特征在于，所述帧同步方法还包括：
当所述帧同步头中的时域恒模信号同步搜索成功后，根据所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线的编号和频率分辨率计算初始频率偏移。
4.一种突发OFDM数据传输的帧同步系统，其特征在于，包括：
采样单元，用于接收空口数据、下变频并滤波到基带采样数据，其中所述基带采样数据的帧同步头中包括啁啾信号以及时域恒模信号；
傅里叶变换单元，与所述采样单元相耦合，用于将接收机的本地啁啾信号与相同长度的所述基带采样数据进行逐点共轭相乘，并对所述本地啁啾信号中的上啁啾信号进行逐点共轭相乘的数据进行第一傅里叶变换，对所述本地啁啾信号的下啁啾信号进行逐点共轭相乘的数据进行第二傅里叶变换；
最大功率谱线搜索单元，与所述傅里叶变换单元相耦合，用于搜索所述第一傅里叶变换和所述第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线，并分别记录各自最大功率谱线对应的编号；
频域平均功率计算单元，与所述傅里叶变换单元相耦合，用于计算所述第一傅里叶变换和所述第二傅里叶变换的频域平均功率；
同步判断单元，与所述最大功率谱线搜索单元以及所述频域平均功率计算单元相耦合，用于将所述第一傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与所述第一傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积进行比较，以及将所述第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与所述第二傅里叶变换的频域平均功率与所述第一预设阈值的乘积进行比较，若所述第一傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于所述第一傅里叶变换的频域平均功率与第一预设阈值的乘积且所述第二傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于所述第二傅里叶变换的频域平均功率与所述第一预设阈值的乘积，则判定所述啁啾信号同步搜索成功，否则滑动所述基带采样数据一个预定长度的偏移后继续进行所述啁啾信号的同步搜索，直至所述啁啾信号同步搜索成功；
定时偏差计算单元，与所述同步判断单元相耦合，用于根据所述第一傅里叶变换的最大功率谱线的编号和所述第二傅里叶变换的最大功率谱线的编号计算所述定时偏差；
其中，所述傅里叶变换单元还与所述定时偏差计算单元相耦合，还用于根据所述定时偏差以及所述基带采样数据的帧同步头中的所述啁啾信号与所述时域恒模信号的时间间隔，获取所述基带采样数据中时域恒模信号部分的数据，并将其与所述接收机的本地时域恒模信号进行逐点共轭相乘，并进行第三傅里叶变换；
所述最大功率谱线搜索单元还用于搜索所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线，并记录该最大功率谱线的编号；
所述频域平均功率计算单元还用于计算所述第三傅里叶变换的频域平均功率；
所述同步判断单元还用于比较所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线与所述第三傅里叶变换的频率平均功率与第二预设阈值的乘积，若所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线大于所述第三傅里叶变换的频率平均功率与第二预设阈值的乘积，则判定所述帧同步头中的时域恒模信号同步搜索成功。
5.如权利要求4所述的突发OFDM数据传输的帧同步系统，其特征在于，所述本地啁啾信号由所述接收机生成或预先存储的。
6.如权利要求4所述的突发OFDM数据传输的帧同步系统，其特征在于，所述帧同步系统还包括：
初始频率偏移计算单元，与所述同步判断单元相耦合，用于当所述帧同步头中的时域恒模信号同步搜索成功后，根据所述第三傅里叶变换的频域中的最大功率谱线的编号和频率分辨率计算初始频率偏移。
CN201910748061.9A 2019-08-14 2019-08-14 突发ofdm数据传输的帧同步方法及系统 Active CN110430156B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910748061.9A CN110430156B (zh) 2019-08-14 2019-08-14 突发ofdm数据传输的帧同步方法及系统
PCT/CN2020/105987 WO2021027590A1 (zh) 2019-08-14 2020-07-30 突发ofdm数据传输的帧同步方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910748061.9A CN110430156B (zh) 2019-08-14 2019-08-14 突发ofdm数据传输的帧同步方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110430156A CN110430156A (zh) 2019-11-08
CN110430156B true CN110430156B (zh) 2021-06-01

Family

ID=68414536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910748061.9A Active CN110430156B (zh) 2019-08-14 2019-08-14 突发ofdm数据传输的帧同步方法及系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110430156B (zh)
WO (1) WO2021027590A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110430156B (zh) * 2019-08-14 2021-06-01 北京智芯微电子科技有限公司 突发ofdm数据传输的帧同步方法及系统
CN113692045B (zh) * 2021-08-24 2024-05-14 重庆两江卫星移动通信有限公司 一种大频偏下的帧同步方法及系统
CN114337982B (zh) * 2022-03-16 2022-07-15 深圳市华普微电子有限公司 一种啁啾导频信号的产生及时频估计方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103618686A (zh) * 2013-11-22 2014-03-05 江苏科技大学 水声ofdm多普勒因子精确估计方法
CN103929395A (zh) * 2014-04-29 2014-07-16 重庆大学 基于恒定包络调制的ofdm系统频偏同步方法
CN104901918A (zh) * 2015-06-15 2015-09-09 电子科技大学 基于Chirp信号产生OFDM数据序列的方法及同步方法
CN105122080A (zh) * 2013-02-14 2015-12-02 商升特公司 测距和定位系统
CN107005521A (zh) * 2014-12-10 2017-08-01 索尼公司 用于在通信系统中传输先验信息的方法及装置
CN107645465A (zh) * 2016-07-20 2018-01-30 商升特公司 对无线电信号进行定时和定位的方法和系统
CN108347399A (zh) * 2017-01-22 2018-07-31 上海矽久微电子有限公司 一种前导信号的生成和接收方法以及接收装置
CN105471469B (zh) * 2014-09-30 2019-01-18 商升特公司 无线通信方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7426175B2 (en) * 2004-03-30 2008-09-16 Motorola, Inc. Method and apparatus for pilot signal transmission
US8830120B2 (en) * 2011-11-30 2014-09-09 C&P Technologies, Inc. Prescribed modulus chirp-like waveforms with multiple frequency notches
US9729378B1 (en) * 2015-04-13 2017-08-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Receiver architecture for constant envelope OFDM
CN110430156B (zh) * 2019-08-14 2021-06-01 北京智芯微电子科技有限公司 突发ofdm数据传输的帧同步方法及系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105122080A (zh) * 2013-02-14 2015-12-02 商升特公司 测距和定位系统
CN103618686A (zh) * 2013-11-22 2014-03-05 江苏科技大学 水声ofdm多普勒因子精确估计方法
CN103929395A (zh) * 2014-04-29 2014-07-16 重庆大学 基于恒定包络调制的ofdm系统频偏同步方法
CN105471469B (zh) * 2014-09-30 2019-01-18 商升特公司 无线通信方法
CN107005521A (zh) * 2014-12-10 2017-08-01 索尼公司 用于在通信系统中传输先验信息的方法及装置
CN104901918A (zh) * 2015-06-15 2015-09-09 电子科技大学 基于Chirp信号产生OFDM数据序列的方法及同步方法
CN107645465A (zh) * 2016-07-20 2018-01-30 商升特公司 对无线电信号进行定时和定位的方法和系统
CN108347399A (zh) * 2017-01-22 2018-07-31 上海矽久微电子有限公司 一种前导信号的生成和接收方法以及接收装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
OFDM chirp waveform design based on subchirp bandwidth overlap and segmented transmitting for low correction interference in MIMO radar;Xiang Lan 等;《Sensors》;20190614;第1-17页 *
一种新的恒模信号OFDM系统的盲频偏估计算法;周游 等;《吉林大学学报》;20140930;第1512-1515页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110430156A (zh) 2019-11-08
WO2021027590A1 (zh) 2021-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110430156B (zh) 突发ofdm数据传输的帧同步方法及系统
CN110224968B (zh) 一种ofdm通信系统中的帧定时同步方法和装置
CN104125190B (zh) 适于低信噪比信道环境的ofdm系统符号定时同步实现方法
CN102413079B (zh) 3gpp-lte系统下行链路初始分数频偏估计方法
JP6824442B2 (ja) アップリンク同期タイミング偏差を決定するための方法および装置
US9013973B2 (en) Carrier frequency acquisition method and apparatus
CN103475621A (zh) 一种多载波同步系统和同步方法
CN109547372B (zh) 正交频分复用水声通信中时变宽带多普勒因子估计方法及装置
KR20160064823A (ko) 수신 신호의 주파수 오프셋을 추정하는 방법 및 장치
EP1441463A1 (en) A method and device for carrier frequency synchronization
CN1859345A (zh) 一种基于ofdm系统的快速频率捕获方法
CN114268528A (zh) 一种帧捕获同步方法及装置
JP4138751B2 (ja) マルチキャリア通信システムのための過剰遅延拡散検出方法
US20110150144A1 (en) Device and method for detecting cyclic prefix length
JPH11308187A (ja) Ｄｍｔモデムに対する接合タイミングの回復およびチャネル評価のための方法およびシステム
CN102769904B (zh) 一种lte系统中终端主同步信号捕获方法及装置
CN111865854B (zh) 突发ofdm系统的帧捕获及同步方法
CN110445740B (zh) 基于重复序列的频偏估计方法及系统
CN113141197B (zh) 一种hplc通信系统采样误差检测方法及系统
EP1387544B1 (en) Synchronisation in multicarrier receivers
CN105187353B (zh) 一种ofdm系统中的符号定时同步方法及装置
CN101102114A (zh) 基于二值全通序列保护间隔填充的频域信道估计方法
CN103023851A (zh) 一种整数倍频率偏移的估计方法及设备
KR100519918B1 (ko) Ｏｆｄｍ 심벌 동기 획득 장치 및 방법
KR101542296B1 (ko) Ofdm 통신 시스템을 위한 채널 추정 방법 및 장치

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