CN113904763B - 一种低时延的部分迭代盲符号同步方法 - Google Patents

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Abstract

一种低时延的部分迭代盲符号同步方法，包括：将突发信号帧的全部信号样本输入符号同步模块，在此过程中，并行执行：将突发信号帧的全部信号样本送入缓存；从输入信号样本中选择并复制一段信号样本子序列，并将其送入迭代定时偏差估计器；当信号样本子序列被全部送入迭代定时偏差估计器后，启动迭代定时偏差估计；判断N次迭代定时偏差估计运算是否完成，若是，则将当前估计值作为定时偏差的最终估计结果输出；若否，则继续执行迭代定时偏差估计运算；当N次迭代定时偏差估计运算完成后，将最终的估计结果和缓存的突发信号帧送入定时偏差修正器，进行定时偏差修正。该方法具有良好的同步性能及较低的处理时延。

Description

一种低时延的部分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，尤其涉及一种低时延的部分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。在突发通信接收机中，广泛采用开环前馈式符号同步器，其方法是：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。
本申请人之前提出了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，申请号为：2021110305063。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。对于短突发信号帧(例如符号数小于600的突发信号帧)，该方法是一种性能优良的符号同步方法。然而，将上述方法应用于较长的突发信号帧(例如符号数大于1500的突发信号帧)时，会导致处理时延过长的问题。
发明内容
为了解决上述相关现有技术问题，本发明提供一种低时延的部分迭代盲符号同步方法，通过恰当选择信号样本子序列的长度，该方法不仅具有良好的同步性能，而且具有较低的处理时延。
为了实现本发明的目的，本发明拟通过以下技术方案实现：
一种低时延的部分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；用BF′mf表示从突发信号帧BFmf中选择的一段信号样本子序列，BF′mf是定时偏差估计器的输入；用符号BFtec表示定时偏差修正器的输出，BFtec也是符号同步模块的输出。对于第n次迭代定时偏差估计运算，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 BDA0003296011940000021
表示定时偏差修正器根据残余定时偏差预估计值τi[n],i＝1,2对输入信号TECinput[n]进行定时偏差修正后得到的修正结果；用符号τvalid[n]表示从两个不同的残余定时偏差预估计值中筛选出的有效估计值；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；用符号
Figure BDA0003296011940000022
表示定时偏差的累积估计值，用符号
Figure BDA0003296011940000023
表示定时偏差累积估计值的初始值；
所述同步方法，包括步骤：
S100、初始化全局参数：
S110、初始化信号样本子序列BF′mf的长度L′的值；
S120、初始化定时偏差迭代估计次数N的值；
S200、将突发信号帧BFmf的全部信号样本输入符号同步模块，在此过程中，并行地执行如下两步操作：
S210、将突发信号帧BFmf的全部信号样本依次送入缓存；
S220、从输入信号样本中选择并复制一段长度为L′的信号样本子序列BF′mf，并将其送入迭代定时偏差估计器；BF′mf的选择方式有以下两种：从BFmf的第一个样本开始连续选择L′个样本，或选择BFmf中居中的L′个样本；
S300、当信号样本子序列BF′mf被全部送入迭代定时偏差估计器后，启动迭代定时偏差估计操作，具体步骤如下：
S310、初始化定时偏差的累积估计值：设置
Figure BDA0003296011940000031
S320、执行迭代定时偏差估计运算，设置迭代计数器n，其取值为n＝1,2,…,N，对于第n次迭代定时偏差估计运算，分别执行如下操作：
S321、向定时偏差修正器输入数据，当n＝1时，TECinput[1]＝BF′mf；当n＝2,3,…,N时，TECinput[n]＝TECvalid[n-1]；
S322、生成两个对称的残余定时偏差预估计值，分别是
Figure BDA0003296011940000032
和
Figure BDA0003296011940000033
S323、定时偏差修正器根据生成的残余定时偏差预估计值τi[n],i＝1,2对输入信号TECinput[n]进行定时偏差修正，得到修正结果
Figure BDA0003296011940000034
S324、对残余定时偏差预估计值及修正结果的有效性进行判定：
首先，计算修正结果
Figure BDA0003296011940000035
的符号总能量Pi[n],i＝1,2；
然后，判定有效性，具体规则如下：如果P1[n]＞P2[n]，则判定τ1[n]和
Figure BDA0003296011940000036
有效，取τvalid[n]＝τ1[n]，
Figure BDA0003296011940000037
否则，判定τ2[n]和
Figure BDA0003296011940000038
有效，取τvalid[n]＝τ2[n]，
Figure BDA0003296011940000039
S325、更新定时偏差的累积估计值：
Figure BDA00032960119400000310
S330、判断N次迭代定时偏差估计运算是否完成，如果完成，则将
Figure BDA00032960119400000311
作为定时偏差的最终估计结果输出；如果没有完成，则返回步骤S320，继续执行上述迭代定时偏差估计运算；
S400、当N次迭代定时偏差估计运算完成后，将最终的估计结果
Figure BDA00032960119400000312
和缓存的突发信号帧BFmf送入定时偏差修正器；定时偏差修正器根据估计值
Figure BDA00032960119400000313
对突发信号帧BFmf进行定时偏差修正，并将修正结果BFtec作为符号同步的最终结果输出。
本发明有益效果在于：通过恰当选择信号样本子序列的长度，该方法不仅具有良好的同步性能，而且具有较低的处理时延。
附图说明
图1是本发明所述方法的结构示意图。
图2是本发明所述方法中的迭代定时偏差估计器的结构示意图。
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低时延的部分迭代盲符号同步方法。
首先，对本实施例所述方法中的相关参数符号进行说明：
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；用BF′mf表示从突发信号帧BFmf中选择的一段信号样本子序列，BF′mf是定时偏差估计器的输入；用符号BFtec表示定时偏差修正器的输出，BFtec也是符号同步模块的输出。在本发明所述方法中，定时偏差估计采用基于对称折半查找逐次逼近原理的迭代盲定时偏差估计方法。对于第n次迭代定时偏差估计运算，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 BDA0003296011940000041
表示定时偏差修正器根据残余定时偏差预估计值τi[n],i＝1,2对输入信号TECinput[n]进行定时偏差修正后得到的修正结果；用符号τvalid[n]表示从两个不同的残余定时偏差预估计值中筛选出的有效估计值；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；用符号
Figure BDA0003296011940000042
表示定时偏差的累积估计值，特别地，用符号
Figure BDA0003296011940000051
表示定时偏差累积估计值的初始值。
本实施例所述方法的具体步骤如下：
1、初始化全局参数：
1.1、初始化信号样本子序列BF′mf的长度L′的值。
1.2、初始化定时偏差迭代估计次数N的值。
2、将突发信号帧BFmf的全部信号样本输入符号同步模块，在此过程中，并行地执行如下两步操作：
2.1、将突发信号帧BFmf的全部信号样本依次送入缓存。
2.2、从输入信号样本中选择并复制一段长度为L′的信号样本子序列BF′mf，并将其送入迭代定时偏差估计器。BF′mf的选择方式有以下两种：1)从BFmf的第一个样本开始，连续选择L′个样本；2)选择BFmf中居中的L′个样本。
3、当信号样本子序列BF′mf被全部送入迭代定时偏差估计器后，启动迭代定时偏差估计操作，具体步骤如下：
3.1、初始化定时偏差的累积估计值：设置
Figure BDA0003296011940000052
3.2、执行迭代定时偏差估计运算。设置迭代计数器n，其取值为n＝1,2,…,N，对于第n次迭代定时偏差估计运算，分别执行如下操作：
3.2.1、向定时偏差修正器输入数据。当n＝1时，TECinput[1]＝BF′mf；当n＝2,3,…,N时，TECinput[n]＝TECvalid[n-1]。
3.2.2、生成两个对称的残余定时偏差预估计值，分别是
Figure BDA0003296011940000053
和
Figure BDA0003296011940000054
3.2.3、定时偏差修正器根据生成的残余定时偏差预估计值τi[n],i＝1,2对输入信号TECinput[n]进行定时偏差修正，得到修正结果
Figure BDA0003296011940000061
3.2.4、对残余定时偏差预估计值及修正结果的有效性进行判定：
首先，计算修正结果
Figure BDA0003296011940000062
的符号总能量Pi[n],i＝1,2。
然后，判定有效性，具体规则如下：如果P1[n]＞P2[n],则判定τ1[n]和
Figure BDA0003296011940000063
有效，取τvalid[n]＝τ1[n]，
Figure BDA0003296011940000064
否则，判定τ2[n]和
Figure BDA0003296011940000065
有效，取τvalid[n]＝τ2[n]，
Figure BDA0003296011940000066
3.2.5、更新定时偏差的累积估计值：
Figure BDA0003296011940000067
3.3、判断N次迭代定时偏差估计运算是否完成，如果完成，则将
Figure BDA0003296011940000068
作为定时偏差的最终估计结果输出；如果没有完成，则返回第3.2步，继续执行上述迭代定时偏差估计运算。
4、当N次迭代定时偏差估计运算完成后，将最终的估计结果
Figure BDA0003296011940000069
和缓存的突发信号帧BFmf送入定时偏差修正器。定时偏差修正器根据估计值
Figure BDA00032960119400000610
对突发信号帧BFmf进行定时偏差修正，并将修正结果BFtec作为符号同步的最终结果输出。
在该方法中，定时偏差估计采用基于对称折半查找逐次逼近原理的迭代盲定时偏差估计方法，但是其使用的数据并非是整个突发信号帧，而是从突发信号帧中选择的一段信号样本子序列。因此，只要恰当选择信号样本子序列的长度，该方法不仅具有良好的同步性能，而且具有较低的处理时延。

Claims (1)

1.一种低时延的部分迭代盲符号同步方法，其特征在于，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；用BF′mf表示从突发信号帧BFmf中选择的一段信号样本子序列，BF′mf是定时偏差估计器的输入；用符号BFtec表示定时偏差修正器的输出，BFtec也是符号同步模块的输出；对于第n次迭代定时偏差估计运算，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 FDA0003296011930000011
表示定时偏差修正器根据残余定时偏差预估计值τi[n],i＝1,2对输入信号TECinput[n]进行定时偏差修正后得到的修正结果；用符号τvalid[n]表示从两个不同的残余定时偏差预估计值中筛选出的有效估计值；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；用符号
Figure FDA0003296011930000012
表示定时偏差的累积估计值，用符号
Figure FDA0003296011930000013
表示定时偏差累积估计值的初始值；
所述同步方法，包括步骤：
S100、初始化全局参数：
S110、初始化信号样本子序列BF′mf的长度L′的值；
S120、初始化定时偏差迭代估计次数N的值；
S200、将突发信号帧BFmf的全部信号样本输入符号同步模块，在此过程中，并行地执行如下两步操作：
S210、将突发信号帧BFmf的全部信号样本依次送入缓存；
S220、从输入信号样本中选择并复制一段长度为L′的信号样本子序列BF′mf，并将其送入迭代定时偏差估计器；BF′mf的选择方式有以下两种：从BFmf的第一个样本开始连续选择L′个样本，或选择BFmf中居中的L′个样本；
S300、当信号样本子序列BF′mf被全部送入迭代定时偏差估计器后，启动迭代定时偏差估计操作，具体步骤如下：
S310、初始化定时偏差的累积估计值：设置
Figure FDA0003296011930000021
S320、执行迭代定时偏差估计运算，设置迭代计数器n，其取值为n＝1,2,…,N，对于第n次迭代定时偏差估计运算，分别执行如下操作：
S321、向定时偏差修正器输入数据，当n＝1时，TECinput[1]＝BF′mf；当n＝2,3,…,N时，TECinput[n]＝TECvalid[n-1]；
S322、生成两个对称的残余定时偏差预估计值，分别是
Figure FDA0003296011930000022
和
Figure FDA0003296011930000023
S323、定时偏差修正器根据生成的残余定时偏差预估计值τi[n],i＝1,2对输入信号TECinput[n]进行定时偏差修正，得到修正结果
Figure FDA0003296011930000024
S324、对残余定时偏差预估计值及修正结果的有效性进行判定：
首先，计算修正结果
Figure FDA0003296011930000025
的符号总能量Pi[n],i＝1,2；
然后，判定有效性，具体规则如下：如果P1[n]＞P2[n]，则判定τ1[n]和
Figure FDA0003296011930000026
有效，取τvalid[n]＝τ1[n]，
Figure FDA0003296011930000027
否则，判定τ2[n]和
Figure FDA0003296011930000028
有效，取τvalid[n]＝τ2[n]，
Figure FDA0003296011930000029
S325、更新定时偏差的累积估计值：
Figure FDA00032960119300000210
S330、判断N次迭代定时偏差估计运算是否完成，如果完成，则将
Figure FDA00032960119300000211
作为定时偏差的最终估计结果输出；如果没有完成，则返回步骤S320，继续执行上述迭代定时偏差估计运算；
S400、当N次迭代定时偏差估计运算完成后，将最终的估计结果
Figure FDA00032960119300000212
和缓存的突发信号帧BFmf送入定时偏差修正器；定时偏差修正器根据估计值
Figure FDA0003296011930000031
对突发信号帧BFmf进行定时偏差修正，并将修正结果BFtec作为符号同步的最终结果输出。
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