CN113949609B - 一种sc-fde解调同步方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种SC‑FDE解调同步方法和系统，通过设置门限结合观测窗，进行最大值估计，并多次在检测后进行判决，解决了传统过门限判决方法在低信噪比下相关峰随机畸变导致的同步错位，提高了低信噪比下的同步检测概率，降低了误码率；也有效解决了传统方法在接收信号幅度或信噪比高低起伏下的同步错位，整体提升了低信噪比下集群无线通信的可靠性，性能良好，鲁棒性高，结构可实现性好，可移植性强。

Description

一种SC-FDE解调同步方法和系统
技术领域
本发明涉及无线通信工程技术领域，具体涉及一种SC-FDE解调同步方法和系统。
背景技术
为满足迅速发展的移动自组网多节点集群编队通信网络的需要，单载波频域均衡SC-FDE系统将时域均衡转换到频域均衡，有效克服码间干扰，同时大大降低了实现复杂度。与正交频分复用OFDM系统在结构上非常相似，但OFDM信号峰平比太高的缺陷，使得对放大器的线性要求高，这将导致设备功耗体积增加，导致集群通信的整体成本代价上升。在各种行业通信包括军事等领域，为增加信号传输的功效、隐蔽性、避免干扰等，信号往往以最低功率发送，使得到达接收端的信噪比非常低，但现有技术中对传输信号采用的同步算法大多只能用在信噪比较高的条件下，对于低信噪比条件下同步算法则比较少。
在处理传输信号时，接收端一定长度的序列对接收数据进行相关操作，将相关值与事先设定的门限做对比，当相关值大于门限时，记录相关峰出现的位置，或同时也记录特定距离后出现相关峰的次数。当相关结果中有多个超过门限的峰值出现并满足特定位置间隔，判定信号同步，并确定其位置。这种方法实现简单，在高信噪比下工作良好，但在低信噪比下，在相关峰位置附近会有多个过门限的位置点，姑且称为旁瓣点，其幅度随机上下起伏，容易引起同步到错误的位置上，带来误判，增加通信的误码率。
发明内容
发明的目的是为了克服现有技术中存在的缺点，本发明旨在提供一种SC-FDE解调同步方法和系统，解决现有技术中存在的技术问题。
本发明的上述技术目的将通过以下所述的技术方案予以实现。
一种SC-FDE解调同步方法，包括如下步骤：
S1.初始化设置相关峰门限阈值THi＝TH0、观测窗口计数器w、相关峰计数器n、导频序列计数器i，导频序列样本计数器k，其中w、n、k、i的初始值均为0，w最大值为Wnd、i最大值为N，L为校验距离，THi表示不同的相关峰门限阈值，i取1至N，TH0为初始门限阈值；
S2.导频序列样本计数器k加1，接收的导频序列的位置往后移动一步；
S3.接收导频序列与本地存储的相应导频序列样本做相关运算，抑制噪声，检测相关值；
S4.若相关输出大于所述门限阈值THi，则相关峰计数器n加1，并保存此时的相关峰峰值及其位置；
S5.判断所述相关峰计数器n的值是否为1，如果n＝1，则置观测窗口计数器w加1，并置n＝0，否则跳转至所述S7；
S6.估计观测窗口内的相关峰的最大值并记录其最大值的位置pos_max；
S7.计算k-(i+1)*L，判定其值是否等于pos_max；如果相等，则导频序列计数器i加1，并调整门限TH＝THi；
S8.接收此时的导频序列与本地存储的相应的导频序列样本做相关运算，检测相关值；
S9.若相关输出小于等于门限阈值THi，则初始化k，n，i和TH＝TH0，跳转至所述S2；否则，如果i等于N，则确认同步，并记录所述S6中的最大值及其位置pos_max。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S4还包括若相关输出小于等于所述门限阈值THi，则转至所述S2。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S5还包括若观测窗口计数器w等于Wnd，则执行所述S6；若观测窗口计数器w不等于Wnd，则跳转至所述S2。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S7还包括若k-(i+1)*L的值不等于pos_max，则跳转至所述S2。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S9还包括如果i小于N，则跳转至所述S2。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述门限阈值THi为相关峰峰值的5％以上。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述SC-FDE解调同步用于集群无线通信。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S6具体为：对所有相关峰的相关值进行估计计算得到一相关峰的相关值的最大值，记录估计的该相关峰的相关值的最大值和与其对应的位置，作为检测到的相关峰。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S4中若相关输出大于所述初始门限阈值，则接收的所述导频序列中存在相关峰。
本发明还提供了一种SC-FDE解调同步系统，所述系统包括发送端和接收端，接收端采用本发明的SC-FDE解调同步方法。
本发明的有益技术效果
本发明提供的实施例，SC-FDE解调同步方法，通过设置门限结合观测窗，进行最大值估计，并多次在检测后进行判决，解决了传统过门限判决方法在低信噪比下相关峰随机畸变导致的同步错位，提高了低信噪比下的同步检测概率，降低了误码率；也有效解决了传统方法在接收信号幅度或信噪比高低起伏下的同步错位，整体提升了低信噪比下集群无线通信的可靠性，性能良好，鲁棒性高，结构可实现性好，可移植性强。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1为本发明的实施例中的同步方法流程图；
图2为本发明实施例中高信噪比时的相关输出示意图；
图3为本发明实施例中的低信噪比时的相关输出示意图；
图4为本发明实施例中接收信号幅度强的相关峰的示意图；
图5为本发明实施例中接收信号幅度弱的相关峰的示意图；
图6为本发明实施例中本发明方法与传统方法下的译码前误码率对比的示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本发明的一种SC-FDE解调同步方法，包括如下步骤：
(1).初始化设置相关峰门限阈值THi＝TH0、观测窗口计数器w、相关峰计数器n、导频序列计数器i，导频序列样本计数器k，其中w、n、k、i的初始值均为0，w最大值为Wnd、i最大值为N，L为校验距离，THi表示不同的相关峰门限阈值，i取1至N，TH0为初始门限阈值，通过过门限阈值THi判决获得判决量，通过观测窗口w排除位置抖动，通过相关峰计数器n统计窗口内的相关峰主瓣和旁瓣，通过导频序列计数器验证相关峰位置，从而提高了在低噪声下相关检测的稳定性和可靠性；
(2).导频序列样本计数器k加1，接收的导频序列的位置往后移动一步，即接收的导频序列与存储的导频序列样本一一对应；
(3).接收导频序列与本地存储的导频序列样本做相关运算，抑制噪声，检测相关值，通过相关运算，从低信噪比的接收导频序列信号中提取导频信号，可以达到抑制干扰噪声的技术效果；相关运算可采用现有的相关算法，本发明不作限定；
(4).若检测的相关输出大于所述门限阈值THi，则相关峰计数器n加1，并保存此时的相关峰峰值及其位置，从而保护了受噪声污染的相关峰的潜在位置，避免了漏检；
(5).判断所述相关峰计数器n的值是否为1，如果n＝1，则置观测窗口计数器w加1，并置n＝0，否则跳转至(7)，即若n不等于1，则无需采用窗口，直接进入后续步骤，若n＝1,则表明此时接收的导频序列为低信噪比的，需要采用观测窗口来对所有满足条件的相关峰进行记录处理；
(6).估计观测窗口内的相关峰的最大值并记录其最大值的位置pos_max；
(7).计算k-(i+1)*L，判定其值是否等于pos_max；如果相等，则导频序列计数器i加1，对下一个待接收导频序列进行解调同步，相应一并调整门限TH＝THi；
(8).接收此时的导频序列与本地存储的导频序列样本再次做相关运算；
(9).若相关输出小于等于门限阈值THi，则初始化k，n，i和TH＝TH0，跳转至(2)；否则，如果i等于N，则确认同步，并记录(6)中的最大值及其位置pos_max。
优选地，本发明的实施例中的所述门限阈值THi为相关峰峰值的5％以上，所述门限阈值THi的选取在该百分比数值以上时满足一定的漏警、虚警要求。
优选地，本发明的实施例中，步骤S4还包括若相关输出小于等于所述门限阈值THi，则此时接收的导频序列峰值太低，无法完成同步，从而转至步骤S2。
优选地，本发明的实施例中的所述步骤S5还包括若观测窗口计数器w等于Wnd，则执行步骤S6，即对所有窗口中大于门限阈值的所有相关值及其相应位置均进行记录；若观测窗口计数器w不等于Wnd，则跳转至步骤S2。
优选地，本发明的实施例中，步骤S7还包括若k-(i+1)*L的值不等于pos_max，则跳转至S2。
优选地，本发明的实施例中，步骤S9还包括如果i小于N，即接收的导频序列还没有解调同步完成，则跳转至S2。
优选地，本发明的实施例中，所述S6具体为：对所有相关峰的相关值进行估计计算得到一相关峰的相关值的最大值，记录估计的该相关峰的相关值的最大值和与其对应的位置，作为检测到的相关峰。
优选地，本发明的实施例中，所述步骤S4中若相关输出大于所述初始门限阈值，则接收的所述导频序列中存在相关峰。
优选地，本发明的实施例中的所述SC-FDE解调同步方法用于集群无线通信，也可用于地面移动通信，使用方式不限。
本发明还提供了一种SC-FDE解调同步系统，所述系统包括发送端和接收端，接收端采用本发明的SC-FDE解调同步方法。
对比图2和图3所示，信噪比变化时，相关输出发生明显变化；对比图4和图5可见，如果信号幅度(功率)存在一定起伏时(AGC输出后功率仍存在一定的起伏)，对应的相关输出峰值也随着功率而变化；根据图4和图5，都可以见到过门限的相关值往往不止一个，其幅度大小和位置随机变化。
相比传统方法，本发明的实施例解决了传统过门限判决方法在低信噪比下由于相关峰随机畸变引起的同步错位，避免了同步锁定到旁瓣点，提高了低信噪比下的同步正确率。图4和图5中，可以锁定到相关最大位置，即相关输出信噪比最大的位置，而较低的旁瓣点，提高了同步精度；另外，相比传统方法，本发明的实施例还解决了当接收信号存在一定幅度(功率)起伏，或信噪比较大范围的高低起伏变化等情况下引起的同步错位。当存在信号功率或信噪比起伏变化时，如图2-图3、图4-图5所示，本发明的方法能准确同步到最大值，而非旁瓣点，维持了同步的准确性。如图6所示，相比传统同步方法，本发明的方法的译码前误码率明显下降。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本发明所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种SC-FDE解调同步方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.初始化设置相关峰门限阈值THi＝TH0、观测窗口计数器w、相关峰计数器n、导频序列计数器i，导频序列样本计数器k，其中w、n、k、i的初始值均为0，w最大值为Wnd、i最大值为N，L为校验距离，THi表示不同的相关峰门限阈值，i取1至N，TH0为初始门限阈值；
S2.导频序列样本计数器k加1，接收的导频序列的位置往后移动一步；
S3.接收导频序列与本地存储的相应导频序列样本做相关运算，抑制噪声，检测相关值；
S4.若相关输出大于所述门限阈值THi，则相关峰计数器n加1，并保存此时的相关峰峰值及其位置；
S5.判断所述相关峰计数器n的值是否为1，如果n＝1，则置观测窗口计数器w加1，并置n＝0，否则跳转至S7；
S6.估计观测窗口内的相关峰的最大值并记录其最大值的位置pos_max；
S7.计算k-(i+1)*L，判定其值是否等于pos_max；如果相等，则导频序列计数器i加1，并调整门限TH＝THi；
S8.接收此时的导频序列与本地存储的相应的导频序列样本做相关运算，检测相关值；
S9.若相关输出小于等于门限阈值THi，则初始化k，n，i和TH＝TH0，跳转至所述S2；否则，如果i等于N，则确认同步，并记录所述S6中的最大值及其位置pos_max。
2.根据权利要求1所述的SC-FDE解调同步方法，其特征在于，所述S4还包括若相关输出小于等于所述门限阈值THi，则转至所述S2。
3.根据权利要求1所述的SC-FDE解调同步方法，其特征在于，所述S5还包括若观测窗口计数器w等于Wnd，则执行所述S6；若观测窗口计数器w不等于Wnd，则跳转至所述S2。
4.根据权利要求1所述的SC-FDE解调同步方法，其特征在于，所述S7还包括若k-(i+1)*L的值不等于pos_max，则跳转至所述S2。
5.根据权利要求1所述的SC-FDE解调同步方法，其特征在于，所述S9还包括如果i小于N，则跳转至所述S2。
6.根据权利要求1所述的SC-FDE解调同步方法，其特征在于，所述门限阈值THi为相关峰峰值的5％以上。
7.根据权利要求6所述的SC-FDE解调同步方法，其特征在于，所述SC-FDE解调同步用于集群无线通信。
8.根据权利要求1所述的SC-FDE解调同步方法，其特征在于，所述S6具体为：对所有相关峰的相关值进行估计计算得到一相关峰的相关值的最大值，记录估计的该相关峰的相关值的最大值和与其对应的位置，作为检测到的相关峰。
9.根据权利要求1所述的SC-FDE解调同步方法，其特征在于，所述S4中若相关输出大于所述初始门限阈值，则接收的所述导频序列中存在相关峰。
10.一种SC-FDE解调同步系统，其特征在于，所述系统包括发送端和接收端，所述接收端采用权利要求1-9任一项所述的SC-FDE解调同步方法。
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地空信道下基于OFDM/OQAM系统的时频同步算法;唐亚欣;李燕龙;杨超;王波;;计算机应用(第03期);全文 *

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