CN112637099A - 定时同步搜索峰值的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定时同步搜索峰值的方法及装置，涉及通信技术领域，解决了STF定时同步准确度不够的技术问题，其技术方案要点是利用STF符号的周期性对接收信号进行延迟共轭滑动自相关运算，并根据STF的扰码序列对每段的延迟共轭滑动自相关结果进行加权求和，从而得到包含峰值的相关结果；再利用平均能量作为门限，对相关结果的模值进行优化的峰值搜索，从而找到STF同步位置。该方法及装置有效减小了外场环境STF定时同步找到假峰或漏包的概率，并提高了定时同步的准确度。

Description

定时同步搜索峰值的方法及装置
技术领域
本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种定时同步搜索峰值的方法及装置。
背景技术
国网无线通信系统采用突发通信方式，其物理层发送的PPDU(Physical LayerProtocol Data Unit，物理层协议数据单元)的帧结构如图1所示。PPDU由前导、SIG(Signal，信号)、PHR(Physical Header，物理帧头)和PSDU(Physical Layer Service DataUnit，物理层服务数据单元)组成；其中，前导分为STF(Short Training Field，短训练域)和LTF(Long Training Field,长训练域)，均为周期序列，STF为短训练序列，LTF为长训练序列。
STF由基础层和扰码层这两层序列通过点乘得到，STF序列中，一共有4个STF的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)符号；其中，模式1和模式2每个OFDM符号前加入的CP(Cyclic Prefix，循环前缀)长度为1/4个OFDM符号长度，模式3直接进行OFDM符号复制，最终每个模式STF长度都为5个FFT(fast Fouriertransform，快速傅里叶变换)长度。对于模式1，每个FFT长度的OFDM符号内，有8组重复的数据；对于模式2，每个FFT长度的OFDM符号内，有4组重复的数据；对于模式3，每个FFT长度的OFDM符号内，有2组重复的数据。扰码层由一个10bit的序列构成，不区分OFDM模式，扰码层序列为[-1-1-1-111-1-1-11]，各模式的STF帧格式如图2所示。
由于采用突发的通信方式，所以接收终端需要能正确检测到信号，并计算准确的定时同步位置。现有技术方案，利用接收到的信号与本地STF共轭序列的滑动相关计算寻找峰值的方式进行定时同步，当外场环境，存在频偏、多径衰落等干扰情况下，STF定时同步很容易找到假峰(定时同步错误)或者漏包(未找到峰值)。
发明内容
本公开提供了一种定时同步搜索峰值的方法及装置，其技术目的是有效减小外场环境STF定时同步找到假峰或漏包的概率，提高定时同步的准确度。
本公开的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种定时同步搜索峰值的方法，包括：
对接收信号进行延迟共轭滑动自相关运算，得到第一自相关结果；其中，延迟长度为一个周期的STF符号长度；
根据STF的扰码序列对所述第一自相关结果进行加权求和，得到第二自相关结果；其中，所述加权求和的加权因子根据所述扰码序列的延迟错位相乘得到；
对所述第二自相关结果进行计算得到模值，对所述接收信号进行计算得到平均能量；
对所述平均能量进行计算得到门限；
根据所述门限对所述模值进行峰值搜索，在所述模值中搜索大于所述门限的最大峰值，则所述最大峰值对应的位置为STF定时同步位置。
进一步地，所述门限包括上升沿门限和下降沿门限，对所述上升沿门限和所述下降沿门限之间的峰值进行搜索，得到最大峰值，所述最大峰值即为所述STF定时同步位置。
进一步地，对所述最大峰值进行搜索包括：
当峰值超过所述上升沿门限时，开始搜索最大峰值，当峰值低于所述下降沿门限时，搜索结束，得到所述最大峰值；
当峰值超过所述上升沿门限时，开始搜索最大峰值，当在连续两个上报周期内峰值都没有低于所述下降沿门限时，搜索失败，重新开始进行搜索。
一种定时同步搜索峰值的装置，包括：
延迟共轭模块，对接收信号进行延迟共轭滑动自相关运算，得到第一自相关结果；其中，延迟长度为一个周期的STF符号长度；
加权求和模块，根据STF的扰码序列对所述第一自相关结果进行加权求和，得到第二自相关结果；其中，所述加权求和的加权因子根据所述扰码序列的延迟错位相乘得到；
第一计算模块，对所述第二自相关结果进行计算得到模值，对所述接收信号进行计算得到平均能量；
第二计算模块，对所述平均能量进行计算得到门限；
峰值搜索模块，根据所述门限对所述模值进行峰值搜索，在所述模值中搜索大于所述门限的最大峰值，则所述最大峰值对应的位置为STF定时同步位置。
进一步地，所述第二计算模块还用于：对所述平均能量进行计算得到上升沿门限和下降沿门限；
所述峰值搜索模块还用于：对所述上升沿门限和所述下降沿门限之间的峰值进行搜索，得到最大峰值，所述最大峰值即为所述STF定时同步位置。
进一步地，所述峰值搜索模块还用于：
当峰值超过所述上升沿门限时，开始搜索最大峰值，当峰值低于所述下降沿门限时，搜索结束，得到所述最大峰值；
当峰值超过所述上升沿门限时，开始搜索最大峰值，当在连续两个上报周期内峰值都没有低于所述下降沿门限时，搜索失败，重新开始进行搜索。
本公开的有益效果在于：本公开所述的定时同步搜索峰值的方法及装置，利用STF符号的周期性对接收信号进行延迟共轭滑动自相关运算，并根据STF的扰码序列对每段的延迟共轭滑动自相关结果进行加权求和，从而得到包含峰值的相关结果；再利用平均能量作为门限，对相关结果的模值进行优化的峰值搜索，从而找到STF同步位置。该方法及装置有效减小了外场环境STF定时同步找到假峰或漏包的概率，并提高了定时同步的准确度。
附图说明
图1为PPDU的帧结构示意图；
图2为STF序列中OFDM符号对应不同模式的帧格式示意图；
图3为本发明定时同步搜索的方法流程图；
图4为本发明定时同步搜索的装置示意图；
图5为峰值搜索状态机示意图；
图6为理想STF数据的定时同步对比示意图；
图7为存在5PPM频偏时STF数据的定时同步对比示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本公开技术方案进行详细说明。在本公开的描述中，需要理解地是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，仅用来区分不同的组成部分。
图3为本发明定时同步搜索的方法流程图，如图3所示，100：对接收信号进行延迟共轭滑动自相关运算，得到第一自相关结果；其中，延迟长度为一个周期的STF符号长度。101：根据STF的扰码序列对所述第一自相关结果进行加权求和，得到第二自相关结果；其中，所述加权求和的加权因子根据所述扰码序列的延迟错位相乘得到。本申请实施例中，加权因子为[111-11-111-1]。102：对所述第二自相关结果进行计算得到模值，对所述接收信号进行计算得到平均能量。103：对所述平均能量进行计算得到门限。104：根据所述门限对所述模值进行峰值搜索，在所述模值中搜索大于所述门限的最大峰值，则所述最大峰值对应的位置为STF定时同步位置。
图4为本发明定时同步搜索的装置示意图，该装置包括延迟共轭模块、加权求和模块、第一计算模块、第二计算模块和峰值搜索模块。各模块的作用可参考上述方法，不再赘述。
一般而言，延迟共轭模块、加权求和模块和第一计算模块的功能由硬件实现，第二计算模块和峰值搜索模块的功能由软件实现。
峰值搜索模块进行峰值搜索，若是查找超过门限的最大峰值，需要一个确定的搜索范围，从而能够准确快速的进行峰值搜索，作为具体实施例地：将门限设置成两个门限，包括上升沿门限和下降沿门限，则上升沿门限和所述下降沿门限之间的最大峰值即为STF定时同步位置。
由于硬件的相关结果上报是周期性的，所以相关峰值包络(上升沿、最大峰值、下降沿)与硬件相关结果上报周期间存在以下三种可能的情况：
(1)上升沿、最大峰值和下降沿都在同一个上报周期内；
(2)上升沿在第N个上报周期内，而最大峰值和下降沿在第N+1个上报周期内；
(3)上升沿和最大峰值在第N个上报周期内，而下降沿在第N+1个上报周期内。
基于以上情况，软件(峰值搜索模块)实现峰值搜索时，采用如图5所示的状态机，其具体实现步骤如下：
(1)启动STF定时同步后，进入“初始态”；
(2)在每个硬件相关结果上报周期内，当相关峰值超过上升沿门限时，从“初始态”转为“峰值包络态”；
(3)在每个硬件相关结果上报周期内，在“峰值包络态”下，查找最大峰值；
(4)在每个硬件相关结果上报周期内，在“峰值包络态”下，当相关峰值低于下降沿门限时，从“峰值包络态”转为“成功态”，表示定时同步成功，最大位置位置即定时同步位置；
(5)在每个硬件相关结果上报周期内，在“峰值包络态”下，当连续两个周期内都未转到“成功态”，即未找到下降沿，说明之前找到的上升沿是假的，则回到“初始态”重新开始搜索；
(6)当再次启动STF定时同步时，从“成功态”转为“初始态”。
本发明的延迟共轭滑动自相关方案，在存在频偏、多径衰落等干扰情况下，大大提高了STF定时同步的准确度，且经过实践证明，本发明所述的峰值搜索方式，可以准确快速找到最大峰值，完成定时同步。以模式3为例，对理想STF数据的定时同步对比如图6所示，图6中(a)为现有技术方案得到的定时同步结果，(b)为本申请的定时同步结果。
在存在5PPM频偏时，STF数据的定时同步对比如图7所示，图7中(a)为现有技术方案得到的定时同步结果，(b)为本申请的定时同步结果。可知，本申请对STF定时同步的准确度更高。
以上为本公开示范性实施例，本公开的保护范围由权利要求书及其等效物限定。

Claims (6)

1.一种定时同步搜索峰值的方法，其特征在于，包括：
对接收信号进行延迟共轭滑动自相关运算，得到第一自相关结果；其中，延迟长度为一个周期的STF符号长度；
根据STF的扰码序列对所述第一自相关结果进行加权求和，得到第二自相关结果；其中，所述加权求和的加权因子根据所述扰码序列的延迟错位相乘得到；
对所述第二自相关结果进行计算得到模值，对所述接收信号进行计算得到平均能量；
对所述平均能量进行计算得到门限；
根据所述门限对所述模值进行峰值搜索，在所述模值中搜索大于所述门限的最大峰值，则所述最大峰值对应的位置为STF定时同步位置。
2.如权利要求1所述的定时同步搜索峰值的方法，其特征在于，所述门限包括上升沿门限和下降沿门限，对所述上升沿门限和所述下降沿门限之间的峰值进行搜索，得到最大峰值，所述最大峰值即为所述STF定时同步位置。
3.如权利要求2所述的定时同步搜索峰值的方法，其特征在于，对所述最大峰值进行搜索包括：
当峰值超过所述上升沿门限时，开始搜索最大峰值，当峰值低于所述下降沿门限时，搜索结束，得到所述最大峰值；
当峰值超过所述上升沿门限时，开始搜索最大峰值，当在连续两个上报周期内峰值都没有低于所述下降沿门限时，搜索失败，重新开始进行搜索。
4.一种定时同步搜索峰值的装置，其特征在于，包括：
延迟共轭模块，对接收信号进行延迟共轭滑动自相关运算，得到第一自相关结果；其中，延迟长度为一个周期的STF符号长度；
加权求和模块，根据STF的扰码序列对所述第一自相关结果进行加权求和，得到第二自相关结果；其中，所述加权求和的加权因子根据所述扰码序列的延迟错位相乘得到；
第一计算模块，对所述第二自相关结果进行计算得到模值，对所述接收信号进行计算得到平均能量；
第二计算模块，对所述平均能量进行计算得到门限；
峰值搜索模块，根据所述门限对所述模值进行峰值搜索，在所述模值中搜索大于所述门限的最大峰值，则所述最大峰值对应的位置为STF定时同步位置。
5.如权利要求4所述的定时同步搜索峰值的装置，其特征在于，所述第二计算模块还用于：对所述平均能量进行计算得到上升沿门限和下降沿门限；
所述峰值搜索模块还用于：对所述上升沿门限和所述下降沿门限之间的峰值进行搜索，得到最大峰值，所述最大峰值即为所述STF定时同步位置。
6.如权利要求5所述的定时同步搜索峰值的装置，其特征在于，所述峰值搜索模块还用于：
当峰值超过所述上升沿门限时，开始搜索最大峰值，当峰值低于所述下降沿门限时，搜索结束，得到所述最大峰值；
当峰值超过所述上升沿门限时，开始搜索最大峰值，当在连续两个上报周期内峰值都没有低于所述下降沿门限时，搜索失败，重新开始进行搜索。
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