CN113132059A - 一种面向空白帧传输的帧同步方法和装置 - Google Patents

一种面向空白帧传输的帧同步方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种面向空白帧传输的帧同步方法和装置，发送端在数据量不足够的情况下发送空白帧，利用不同帧同步序列之间相关性较弱的特点，让空白帧和非空白帧携带不同帧同步序列，接收端通过对不同的帧同步序列进行互相关处理，分辨出空白帧和非空白帧，完成同步流程，并使后续通信流程能够正常工作，实现了数据的连续传输，保证了接收端的均衡模块能够连续跟踪，提高了系统性能，且由于系统连续传输数据，接收端无需存储大量数据和使用大量逻辑资源进行帧同步，降低了系统的复杂度。因此，本发明提供的面向空白帧传输的帧同步方法解决了现有的突发传输技术分辨空白帧方式系统复杂度高和难以保持数据连续传输导致系统整体性能降低的技术问题。

Description

一种面向空白帧传输的帧同步方法和装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种面向空白帧传输的帧同步方法和装置。
背景技术
随着无线通信技术的不断发展，人们在传输速率上的需求也在不断变化，造成实际需求的速率与系统速度产生不匹配现象，当系统速率大于实际需求的速率，将造成系统无数据可发送，因此存在空白帧。分辨和去除空白帧，增加了系统帧同步的难度，也降低了系统均衡模块的性能。
目前，对抗空白帧采用的技术之一就是突发传输技术，突发传输技术的主要思想是发送机在传输前判断是否有足够的数据用于发送，若是，则按照约定传输方案发送数据，否则完全不发送数据。由于接收机面向的是突发帧，必须随时存储大量接收数据，并需利用较大规模的逻辑资源对该数据进行传统的帧同步流程，随后进行相应的均衡译码流程，系统复杂度过高，另外，由于发送机并非连续发送数据，造成接收机的均衡模块难以做到连续跟踪，进而降低系统整体性能。
发明内容
本发明提供了一种面向空白帧传输的帧同步方法和装置，用于解决现有的突发传输技术分辨空白帧方式系统复杂度高和难以保持数据连续传输导致系统整体性能降低的技术问题。
有鉴于此，本发明第一方面提供了一种面向空白帧传输的帧同步方法，包括：
发送端根据系统指标参数确定帧同步序列的帧同步参数，所述系统指标参数包括最大频率偏差值和帧同步准确度，所述帧同步参数包括帧同步序列的类型和长度；
所述发送端根据所述帧同步参数选出同一长度下互相关性低于相关度阈值的两个不同的帧同步序列；
发送端在发送帧数据前判断是否有足够的帧数据可供发送，若是，则在发送帧数据时发送非空白帧，携带所述两个不同的帧同步序列的其中一个帧同步序列，否则，在发送帧数据时发送空白帧，携带所述两个不同的帧同步序列的另一个帧同步序列；
接收端接收所述发送端发送的帧数据，将不同帧同步序列与接收的帧数据进行互相关处理，根据互相关处理得到的峰值确定帧同步位置和判断接收的帧数据是否为空白帧。
可选地，所述互相关处理的公式为：
Figure BDA0003031590820000021
其中，Λ(mT)为互相关函数值，P*(n)为帧同步序列的共轭，y(n)为接收的帧数据，m为接收的帧数据的信号起点，T为接收的帧数据的采样周期，K为帧同步序列长度，n为符号计数号。
可选地，根据互相关处理得到的峰值确定帧同步位置和判断接收的帧数据是否为空白帧，包括：
计算互相关处理得到的互相关峰值，取得所述互相关峰值时对应的帧序列位置为帧同步位置；
若互相关较大的帧同步序列为发送端发送帧数据时发送非空白帧携带的帧同步序列，则接收的帧数据为非空白帧，若互相关较大的帧同步序列为发送端发送帧数据时发送空白帧携带的帧同步序列，则接收的帧数据为空白帧。
本发明第二方面提供了一种面向空白帧传输的帧同步装置，包括发送端和接收端；
所述发送端包括帧同步参数确定模块、帧同步序列确定模块和发送模块；
所述帧同步参数确定模块，用于根据系统指标参数确定帧同步序列的帧同步参数，所述系统指标参数包括最大频率偏差值和帧同步准确度，所述帧同步参数包括帧同步序列的类型和长度；
所述帧同步序列确定模块，用于根据所述帧同步参数选出同一长度下互相关性低于相关度阈值的两个不同的帧同步序列；
所述发送模块，用于在发送帧数据前判断是否有足够的帧数据可供发送，若是，则在发送帧数据时发送非空白帧，携带所述两个不同的帧同步序列的其中一个帧同步序列，否则，在发送帧数据时发送空白帧，携带所述两个不同的帧同步序列的另一个帧同步序列；
所述接收端包括帧同步模块和空白帧分辨模块；
所述帧同步模块，用于接收所述发送端发送的帧数据，将不同帧同步序列与接收的帧数据进行互相关处理；
所述空白帧分辨模块，用于根据互相关处理得到的峰值确定帧同步位置和判断接收的帧数据是否为空白帧。
可选地，所述互相关处理的公式为：
Figure BDA0003031590820000031
其中，Λ(mT)为互相关函数值，P*(n)为帧同步序列的共轭，y(n)为接收的帧数据，m为接收的帧数据的信号起点，T为接收的帧数据的采样周期，K为帧同步序列长度，n为符号计数号。
可选地，所述空白帧分辨模块具体用于：
计算互相关处理得到的互相关峰值，取得所述互相关峰值时对应的帧序列位置为帧同步位置；
若互相关较大的帧同步序列为发送端发送帧数据时发送非空白帧携带的帧同步序列，则接收的帧数据为非空白帧，若互相关较大的帧同步序列为发送端发送帧数据时发送空白帧携带的帧同步序列，则接收的帧数据为空白帧。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明中提供了一种面向空白帧传输的帧同步方法，发送端在数据量不足够的情况下发送空白帧，利用不同帧同步序列之间相关性较弱的特点，让空白帧和非空白帧携带不同帧同步序列，接收端通过对不同的帧同步序列进行互相关处理，分辨出空白帧和非空白帧，完成同步流程，并使后续通信流程能够正常工作，实现了数据的连续传输，保证了接收端的均衡模块能够连续跟踪，提高了系统性能，且由于系统连续传输数据，接收端无需存储大量数据和使用大量逻辑资源进行帧同步，降低了系统的复杂度。因此，本发明提供的面向空白帧传输的帧同步方法解决了现有的突发传输技术分辨空白帧方式系统复杂度高和难以保持数据连续传输导致系统整体性能降低的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种面向空白帧传输的帧同步方法的一个流程示意图；
图2为本发明提供的一种面向空白帧传输的帧同步装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。
为了便于理解，请参阅图1，本发明提供了一种面向空白帧传输的帧同步方法的实施例，包括：
步骤101、发送端根据系统指标参数确定帧同步序列的帧同步参数，系统指标参数包括最大频率偏差值和帧同步准确度，帧同步参数包括帧同步序列的类型和长度。
具体而言，系统指标参数包括系统最大频率偏差值和帧同步准确度。系统最大偏差值指的是系统所要面对的最大频率偏差，例如在微波系统中，所可能面临的最大频率偏差为200kHz。而帧同步准确度指的是在一定通信条件下，帧同步成功的概率。根据以上指标，可以确定帧同步序列的种类和长度。帧同步序列的种类有多种，例如伪随机序列和4G中的CHU序列(即Zadoff-chu序列)，而序列的长度会影响能抵抗的最大频率偏差和帧同步准确度，长度越长，能抵抗的频率偏差越小，帧同步准确度越高，长度越短，能抵抗的频率偏差越大，帧同步精度越低。因此，帧同步序列长度的确定需同时满足系统最大频率偏差值和帧同步准确度两个指标。例如在微波系统中，所可能面临的最大频率偏差是200kHz，可以选取长度为128的CHU序列来进行帧同步。
步骤102、发送端根据帧同步参数选出同一长度下互相关性低于相关度阈值的两个不同的帧同步序列。
不同在帧同步序列之间，互相关性较弱。在确定帧同步序列种类和长度之后，进一步选取同一长度互相关性较弱的两个序列，称为帧同步序列A和帧同步序列B。
步骤103、发送端在发送帧数据前判断是否有足够的帧数据可供发送，若是，则在发送帧数据时发送非空白帧，携带两个不同的帧同步序列的其中一个帧同步序列，否则，在发送帧数据时发送空白帧，携带两个不同的帧同步序列的另一个帧同步序列。
发送端发送数据帧所需要的数据量是个确定值，当数据量大于该确定值时，发送端发送非空白帧，承载实际数据，并携带帧同步序列A，当数据量小于该确定值，发送端发送空白帧，承载无效数据，并携带帧同步序列B。
步骤104、接收端接收发送端发送的帧数据，将不同帧同步序列与接收的帧数据进行互相关处理，根据互相关处理得到的峰值确定帧同步位置和判断接收的帧数据是否为空白帧。
接收端接收发送端发送过来的帧数据，基于以下公式，将不同帧同步序列(即帧同步序列A和帧同步序列B)分别与接收的帧数据进行互相关处理：
Figure BDA0003031590820000051
其中，Λ(mT)为互相关函数值，P*(n)为帧同步序列的共轭，y(n)为接收的帧数据，m为接收的帧数据的信号起点，T为接收的帧数据的采样周期，K为帧同步序列长度，n为符号计数号。
经过互相关处理后，寻找互相关的峰值，得到帧同步位置，同时，根据不同帧同步序列互相关峰值的大小，判断接收的帧数据是空白帧还是非空白帧。若互相关较大的帧同步序列为发送端发送帧数据时发送非空白帧携带的帧同步序列，则接收的帧数据为非空白帧，若互相关较大的帧同步序列为发送端发送帧数据时发送空白帧携带的帧同步序列，则接收的帧数据为空白帧。例如，若帧同步序列A的互相关峰值较高，那么该数据帧为非空白帧，否则为空白帧。
本发明实施例提供的一种面向空白帧传输的帧同步方法，发送端在数据量不足够的情况下发送空白帧，利用不同帧同步序列之间相关性较弱的特点，让空白帧和非空白帧携带不同帧同步序列，接收端通过对不同的帧同步序列进行互相关处理，分辨出空白帧和非空白帧，完成同步流程，并使后续通信流程能够正常工作，实现了数据的连续传输，保证了接收端的均衡模块能够连续跟踪，提高了系统性能，且由于系统连续传输数据，接收端无需存储大量数据和使用大量逻辑资源进行帧同步，降低了系统的复杂度。因此，本发明提供的面向空白帧传输的帧同步方法解决了现有的突发传输技术分辨空白帧方式系统复杂度高和难以保持数据连续传输导致系统整体性能降低的技术问题。
为了便于理解，请参阅图2，本发明提供了一种面向空白帧传输的帧同步装置的实施例，包括发送端和接收端；
发送端包括帧同步参数确定模块、帧同步序列确定模块和发送模块；
帧同步参数确定模块，用于根据系统指标参数确定帧同步序列的帧同步参数，系统指标参数包括最大频率偏差值和帧同步准确度，帧同步参数包括帧同步序列的类型和长度；
帧同步序列确定模块，用于根据帧同步参数选出同一长度下互相关性低于相关度阈值的两个不同的帧同步序列；
发送模块，用于在发送帧数据前判断是否有足够的帧数据可供发送，若是，则在发送帧数据时发送非空白帧，携带两个不同的帧同步序列的其中一个帧同步序列，否则，在发送帧数据时发送空白帧，携带两个不同的帧同步序列的另一个帧同步序列；
接收端包括帧同步模块和空白帧分辨模块；
帧同步模块，用于接收发送端发送的帧数据，将不同帧同步序列与接收的帧数据进行互相关处理；
空白帧分辨模块，用于根据互相关处理得到的峰值确定帧同步位置和判断接收的帧数据是否为空白帧。
互相关处理的公式为：
Figure BDA0003031590820000061
其中，Λ(mT)为互相关函数值，P*(n)为帧同步序列的共轭，y(n)为接收的帧数据，m为接收的帧数据的信号起点，T为接收的帧数据的采样周期，K为帧同步序列长度，n为符号计数号。
空白帧分辨模块具体用于：
计算互相关处理得到的互相关峰值，取得互相关峰值时对应的帧序列位置为帧同步位置；
若互相关较大的帧同步序列为发送端发送帧数据时发送非空白帧携带的帧同步序列，则接收的帧数据为非空白帧，若互相关较大的帧同步序列为发送端发送帧数据时发送空白帧携带的帧同步序列，则接收的帧数据为空白帧。
本发明实施例提供的一种面向空白帧传输的帧同步装置，发送端在数据量不足够的情况下发送空白帧，利用不同帧同步序列之间相关性较弱的特点，让空白帧和非空白帧携带不同帧同步序列，接收端通过对不同的帧同步序列进行互相关处理，分辨出空白帧和非空白帧，完成同步流程，并使后续通信流程能够正常工作，实现了数据的连续传输，保证了接收端的均衡模块能够连续跟踪，提高了系统性能，且由于系统连续传输数据，接收端无需存储大量数据和使用大量逻辑资源进行帧同步，降低了系统的复杂度。因此，本发明提供的面向空白帧传输的帧同步方法解决了现有的突发传输技术分辨空白帧方式系统复杂度高和难以保持数据连续传输导致系统整体性能降低的技术问题。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种面向空白帧传输的帧同步方法，其特征在于，包括：
发送端根据系统指标参数确定帧同步序列的帧同步参数，所述系统指标参数包括最大频率偏差值和帧同步准确度，所述帧同步参数包括帧同步序列的类型和长度；
所述发送端根据所述帧同步参数选出同一长度下互相关性低于相关度阈值的两个不同的帧同步序列；
发送端在发送帧数据前判断是否有足够的帧数据可供发送，若是，则在发送帧数据时发送非空白帧，携带所述两个不同的帧同步序列的其中一个帧同步序列，否则，在发送帧数据时发送空白帧，携带所述两个不同的帧同步序列的另一个帧同步序列；
接收端接收所述发送端发送的帧数据，将不同帧同步序列与接收的帧数据进行互相关处理，根据互相关处理得到的峰值确定帧同步位置和判断接收的帧数据是否为空白帧。
2.根据权利要求1所述的面向空白帧传输的帧同步方法，其特征在于，所述互相关处理的公式为：
Figure FDA0003031590810000011
其中，Λ(mT)为互相关函数值，P*(n)为帧同步序列的共轭，y(n)为接收的帧数据，m为接收的帧数据的信号起点，T为接收的帧数据的采样周期，K为帧同步序列长度，n为符号计数号。
3.根据权利要求2所述的面向空白帧传输的帧同步方法，其特征在于，根据互相关处理得到的峰值确定帧同步位置和判断接收的帧数据是否为空白帧，包括：
计算互相关处理得到的互相关峰值，取得所述互相关峰值时对应的帧序列位置为帧同步位置；
若互相关较大的帧同步序列为发送端发送帧数据时发送非空白帧携带的帧同步序列，则接收的帧数据为非空白帧，若互相关较大的帧同步序列为发送端发送帧数据时发送空白帧携带的帧同步序列，则接收的帧数据为空白帧。
4.一种面向空白帧传输的帧同步装置，其特征在于，包括发送端和接收端；
所述发送端包括帧同步参数确定模块、帧同步序列确定模块和发送模块；
所述帧同步参数确定模块，用于根据系统指标参数确定帧同步序列的帧同步参数，所述系统指标参数包括最大频率偏差值和帧同步准确度，所述帧同步参数包括帧同步序列的类型和长度；
所述帧同步序列确定模块，用于根据所述帧同步参数选出同一长度下互相关性低于相关度阈值的两个不同的帧同步序列；
所述发送模块，用于在发送帧数据前判断是否有足够的帧数据可供发送，若是，则在发送帧数据时发送非空白帧，携带所述两个不同的帧同步序列的其中一个帧同步序列，否则，在发送帧数据时发送空白帧，携带所述两个不同的帧同步序列的另一个帧同步序列；
所述接收端包括帧同步模块和空白帧分辨模块；
所述帧同步模块，用于接收所述发送端发送的帧数据，将不同帧同步序列与接收的帧数据进行互相关处理；
所述空白帧分辨模块，用于根据互相关处理得到的峰值确定帧同步位置和判断接收的帧数据是否为空白帧。
5.根据权利要求4所述的面向空白帧传输的帧同步装置，其特征在于，所述互相关处理的公式为：
Figure FDA0003031590810000021
其中，Λ(mT)为互相关函数值，P*(n)为帧同步序列的共轭，y(n)为接收的帧数据，m为接收的帧数据的信号起点，T为接收的帧数据的采样周期，K为帧同步序列长度，n为符号计数号。
6.根据权利要求5所述的面向空白帧传输的帧同步装置，其特征在于，所述空白帧分辨模块具体用于：
计算互相关处理得到的互相关峰值，取得所述互相关峰值时对应的帧序列位置为帧同步位置；
若互相关较大的帧同步序列为发送端发送帧数据时发送非空白帧携带的帧同步序列，则接收的帧数据为非空白帧，若互相关较大的帧同步序列为发送端发送帧数据时发送空白帧携带的帧同步序列，则接收的帧数据为空白帧。
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