CN113708914A - 基于对称折半查找逐次逼近原理的迭代盲符号同步方法 - Google Patents

基于对称折半查找逐次逼近原理的迭代盲符号同步方法 Download PDF

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Abstract

一种基于对称折半查找逐次逼近原理的迭代盲符号同步方法，包括：确定迭代次数N的值；设置迭代计数器n，取值为n＝1,2,…,N，对第n次迭代符号同步运算，执行操作：向定时偏差修正器输入数据，当n＝1时，TECinput[1]＝BFmf，当n＝2,3,…,N时，TECinput[n]＝TECvalid[n‑1]；生成两个对称的残余定时偏差预估计值；定时偏差修正器根据生成的残余定时偏差预估计值对输入突发信号帧进行定时偏差修正，得到的修正结果；从修正结果中筛选出有效的修正结果；判断N次迭代符号同步运算是否完成，如果完成，则将有效的修正结果作为符号同步的最终结果输出；如果没有完成，则继续执行上述迭代符号同步运算。该方法无需对定时偏差进行显示估计，且无需导频辅助，即使在低倍过采样和低信噪比条件下仍然具有良好的同步性能。

Description

基于对称折半查找逐次逼近原理的迭代盲符号同步方法
技术领域
本发明属于数字通信技术领域，涉及同步技术，尤其涉及一种基于对称折半查找逐次逼近原理的迭代盲符号同步方法。
背景技术
符号同步负责从存在定时偏差的接收信号中准确地恢复出有用数据符号。图1是突发通信接收机常用的开环前馈符号同步器。典型的开环前馈符号同步方法是：首先，采用某种统计估计方法对突发信号的定时偏差进行显式估计。然后，根据定时偏差估计值对突发信号的定时偏差进行修正。其中，定时偏差估计方法的优劣将对符号同步性能的好坏产生直接影响。
在突发通信中，突发信号的发送时间具有随机性，这就导致突发信号帧之间的参数变化失去了相关性。因此，每当解调一个突发信号帧时，接收机都必须对参数进行独立估计。然而，由于突发信号帧通常较短且包含的导频符号很少，数据辅助类定时偏差估计方法难以达到良好的估计效果。
发明内容
为了解决上述相关现有技术问题，本发明提供一种基于对称折半查找逐次逼近原理的迭代盲符号同步方法。在突发通信接收机中，采用该方法进行符号同步时，无需对定时偏差进行显示估计，且无需导频辅助，即使在低倍过采样和低信噪比条件下仍然具有良好的同步性能。
为了实现本发明的目的，本发明拟通过以下技术方案实现：
本发明提供一种基于对称折半查找逐次逼近原理的迭代盲符号同步方法。
用符号BFmf表示接收机匹配滤波器输出的突发信号帧，BFmf是符号同步模块的输入。对于第n次迭代符号同步运算，用符号τ1[n]和τ2[n]分别表示生成的两个对称的残余定时偏差预估计值；用符号TECinput[n]表示定时偏差修正器的输入；用符号
Figure BDA0003245008340000021
表示定时偏差修正器根据残余定时偏差预估计值τk[n],k＝1,2对输入突发信号帧TECinput[n]进行定时偏差修正后得到的修正结果；用符号TECvalid[n]表示从两个不同的修正结果中筛选出的有效修正结果。
本发明所述方法的具体步骤如下：
1、确定迭代次数N的值。
2、设置迭代计数器n，其取值为n＝1,2,…,N。对于第n次迭代符号同步运算，分别执行如下操作：
2.1、向定时偏差修正器输入数据。当n＝1时，TECinput[1]＝BFmf；当n＝2,3,…,N时，TECinput[n]＝TECvalid[n-1]。
2.2、生成两个对称的残余定时偏差预估计值，分别是
Figure BDA0003245008340000022
和
Figure BDA0003245008340000023
2.3、定时偏差修正器根据生成的残余定时偏差预估计值τk[n],k＝1,2对输入突发信号帧TECinput[n]进行定时偏差修正，得到的修正结果
Figure BDA0003245008340000024
2.4、从修正结果
Figure BDA0003245008340000025
中筛选出有效的修正结果，具体方法如下：
2.4.1、计算修正结果
Figure BDA0003245008340000026
的符号总能量Pi[n],i＝1,2。
2.4.2、判定有效性，具体规则如下：如果P1[n]＞P2[n]，则判定
Figure BDA0003245008340000027
有效，取
Figure BDA0003245008340000028
否则，判定
Figure BDA0003245008340000029
有效，取
Figure BDA00032450083400000210
3、判断N次迭代符号同步运算是否完成，如果完成，则将TECvalid[N]作为符号同步的最终结果输出；如果没有完成，则返回第2步，继续执行上述迭代符号同步运算。
本发明有益效果在于：提供一种基于对称折半查找逐次逼近原理的迭代盲符号同步方法，在突发通信接收机中，采用该方法进行符号同步时，无需对定时偏差进行显示估计，且无需导频辅助，即使在低倍过采样和低信噪比条件下仍然具有良好的同步性能。
附图说明
图1是突发通信接收机常用的开环前馈符号同步器的结构图。
图2是本发明所述方法的典型实现方式一的结构图。
图3是本发明所述方法的典型实现方式二的结构图。
图4是本发明所述方法的典型实现方式三的结构图。
图5是本发明所述方法的典型实现方式三中的修正筛选单元的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和具体实施方法更为清楚，结合附图实例对本申请进行进一步详细说明。
本申请实施例提供一种基于对称折半查找逐次逼近原理的迭代盲符号同步方法。所述方法的典型实现方式有三种，下面详细描述。
典型实现方式一
如图2所示，本发明所述方法的典型实现方式一采用全串行计算架构，仅需要一个定时偏差修正器和一个修正结果筛选器。这种实现方式是最节省计算资源和存储资源的，但其吞吐率也最低。典型实现方式一的具体步骤如下：
1、确定迭代次数N的值。
2、设置迭代计数器n，其取值为n＝1,2,…,N。对于第n次迭代符号同步运算，分别执行如下操作：
2.1、向定时偏差修正器输入数据。当n＝1时，TECinput[1]＝BFmf；当n＝2,3,…,N时，TECinput[n]＝TECvalid[n-1]。
2.2、串行地执行两轮定时偏差修正操作：第一轮，生成第一个残余定时偏差预估计值
Figure BDA0003245008340000041
定时偏差修正器根据τ1[n]对TECinput[n]进行定时偏差修正，并将修正结果
Figure BDA0003245008340000042
送入修正结果筛选器。第二轮，生成第二个残余定时偏差预估计值
Figure BDA0003245008340000043
定时偏差修正器根据τ2[n]对TECinput[n]进行定时偏差修正，并将修正结果
Figure BDA0003245008340000044
送入修正结果筛选器。
2.3、修正结果筛选器从两个不同的修正结果
Figure BDA0003245008340000045
中筛选出有效的修正结果，具体方法如下：
2.3.1、串行地计算修正结果
Figure BDA0003245008340000046
的符号总能量Pi[n],i＝1,2。
2.3.2、判定有效性，具体规则如下：如果P1[n]＞P2[n]，则判定
Figure BDA0003245008340000047
有效，取
Figure BDA0003245008340000048
否则，判定
Figure BDA0003245008340000049
有效，取
Figure BDA00032450083400000410
3、判断N次迭代符号同步运算是否完成，如果完成，则将TECvalid[N]作为符号同步的最终结果输出；如果没有完成，则返回第2步，继续执行上述迭代符号同步运算。
典型实现方式二
如图3所示，本发明所述方法的典型实现方式二采用部分并行计算架构，即在每一次迭代中，并行执行两路修正筛选操作。因此，需要两个定时偏差修正器和一个包含两个符号总能量估计器的修正结果筛选器。相比于典型实现方式一，这种实现方式多消耗了约一倍的资源，但其吞吐率也提升了约一倍。典型实现方式二的具体步骤如下：
1、确定迭代次数N的值。
2、设置迭代计数器n，其取值为n＝1,2,…,N。对于第n次迭代符号同步运算，分别执行如下操作：
2.1、并行地向定时偏差修正器1和定时偏差修正器2输入数据。当n＝1时，TECinput[1]＝BFmf；当n＝2,3,…,N时，TECinput[n]＝TECvalid[n-1]。
2.2、并行地执行两路定时偏差修正操作：第一路，生成第一个残余定时偏差预估计值
Figure BDA0003245008340000051
定时偏差修正器1根据τ1[n]对TECinput[n]进行定时偏差修正，并将修正结果
Figure BDA0003245008340000052
送入修正结果筛选器。第二路，生成第二个残余定时偏差预估计值
Figure BDA0003245008340000053
定时偏差修正器2根据τ2[n]对TECinput[n]进行定时偏差修正，并将修正结果
Figure BDA0003245008340000054
送入修正结果筛选器。
2.3、修正结果筛选器从两个不同的修正结果
Figure BDA0003245008340000055
中筛选出有效的修正结果，具体方法如下：
2.3.1、并行地计算修正结果
Figure BDA0003245008340000056
的符号总能量Pi[n],i＝1,2。
2.3.2、判定有效性，具体规则如下：如果P1[n]＞P2[n]，则判定
Figure BDA0003245008340000057
有效，取
Figure BDA0003245008340000058
否则，判定
Figure BDA0003245008340000059
有效，取
Figure BDA00032450083400000510
3、判断N次迭代符号同步运算是否完成，如果完成，则将TECvalid[N]作为符号同步的最终结果输出；如果没有完成，则返回第2步，继续执行上述迭代符号同步运算。
典型实现方式三
如图4和图5所示，本发明所述方法的典型实现方式三采用并行流水线计算架构，即将以串行迭代方式执行的修正筛选操作全部展开成以流水线方式执行的级联修正筛选操作，并且在每一级修正筛选单元中，两路定时偏差修正操作是并行执行的。因此，需要2N个定时偏差修正器和N个包含两个符号总能量估计器的修正结果筛选器。这种实现方式消耗的资源是典型实现方式二所消耗资源的N倍，但其吞吐率也是典型实现方式二的吞吐率的N倍。典型实现方式三的具体步骤如下：
1、确定修正筛选操作的执行次数N的值。
2、设计由N级修正筛选单元级联组成的符号同步器(如图4所示)，并以流水线方式执行级联修正筛选操作。在第n(n＝1,2,…,N)级修正筛选单元(如图5所示)中，执行如下操作：
2.1、并行地向定时偏差修正器1和定时偏差修正器2输入数据。当n＝1时，TECinput[1]＝BFmf；当n＝2,3,…,N时，TECinput[n]＝TECvalid[n-1]。
2.2、并行地执行两路定时偏差修正操作：第一路，生成第一个残余定时偏差预估计值
Figure BDA0003245008340000061
定时偏差修正器1根据τ1[n]对TECinput[n]进行定时偏差修正，并将修正结果
Figure BDA0003245008340000062
送入修正结果筛选器。第二路，生成第二个残余定时偏差预估计值
Figure BDA0003245008340000063
定时偏差修正器2根据τ2[n]对TECinput[n]进行定时偏差修正，并将修正结果
Figure BDA0003245008340000064
送入修正结果筛选器。
2.3、修正结果筛选器从两个不同的修正结果
Figure BDA0003245008340000065
中筛选出有效的修正结果，具体方法如下：
2.3.1、并行地计算修正结果
Figure BDA0003245008340000066
的符号总能量Pi[n],i＝1,2。
2.3.2、判定有效性，具体规则如下：如果P1[n]＞P2[n]，则判定
Figure BDA0003245008340000067
有效，取
Figure BDA0003245008340000071
否则，判定
Figure BDA0003245008340000072
有效，取
Figure BDA0003245008340000073
第n(n＝1,2,…,N-1)级修正结果筛选器将其输出TECvalid[n]送入下一级修正筛选单元；第N级修正结果筛选器将其输出TECvalid[N]作为符号同步的最终结果输出。

Claims (1)

1.一种基于对称折半查找逐次逼近原理的迭代盲符号同步方法，其特征在于，包括步骤：
S100、确定迭代次数N的值；
S200、设置迭代计数器n，其取值为n＝1,2,…,N，对于第n次迭代符号同步运算，分别执行如下操作：
S210、向定时偏差修正器输入数据，
当n＝1时，TECinput[1]＝BFmf；
当n＝2,3,…,N时，TECinput[n]＝TECvalid[n-1]；
S220、生成两个对称的残余定时偏差预估计值，分别是
Figure FDA0003245008330000011
和
Figure FDA0003245008330000012
S230、定时偏差修正器根据生成的残余定时偏差预估计值τk[n],k＝1,2对输入突发信号帧TECinput[n]进行定时偏差修正，得到的修正结果
Figure FDA0003245008330000013
S240、从修正结果
Figure FDA0003245008330000014
中筛选出有效的修正结果，方法为：
S241、计算修正结果
Figure FDA0003245008330000015
的符号总能量Pi[n],i＝1,2；
S242、判定有效性，具体规则如下：如果P1[n]＞P2[n]，则判定
Figure FDA0003245008330000016
有效，取
Figure FDA0003245008330000017
否则，判定
Figure FDA0003245008330000018
有效，取
Figure FDA0003245008330000019
S300、判断N次迭代符号同步运算是否完成，如果完成，则将TECvalid[N]作为符号同步的最终结果输出；如果没有完成，则返回S200，继续执行上述迭代符号同步运算；
其中，符号BFmf表示接收机匹配滤波器输出的突发信号帧，BFmf是符号同步模块的输入。对于第n次迭代符号同步运算，用符号τ1[n]和τ2[n]分别表示生成的两个对称的残余定时偏差预估计值；用符号TECinput[n]表示定时偏差修正器的输入；用符号
Figure FDA0003245008330000021
表示定时偏差修正器根据残余定时偏差预估计值τk[n],k＝1,2对输入突发信号帧TECinput[n]进行定时偏差修正后得到的修正结果；用符号TECvalid[n]表示从两个不同的修正结果中筛选出的有效修正结果。
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