CN115208728B - 一种信号同步方法以及相关设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种信号同步方法以及相关设备，用于使接收器可以更加准确地检测帧同步码，提高接收器在低信噪比下的解调性能。本申请实施例方法包括：反射器获取基带信号，其中每组帧同步码为巴克码，反射器接收激励器发送的射频载波，根据基带信号对射频载波进行ASK调制或BPSK调制，得到携带以巴克码作为帧同步码的已调信号，所述反射器反向散射已调信号，使接收器根据帧同步码确定每个数据帧的起始位置。

Description

一种信号同步方法以及相关设备

技术领域

本申请实施例涉及通信领域，尤其涉及一种信号同步方法以及相关设备。

背景技术

为了使整个通信系统准确、有序、可靠地工作，收发双方必须有一个统一的时间标准，该时间标准依靠定时系统去完成收发双方时间的一致性，即实现了时间上的同步。同步技术包括帧同步和位同步，帧同步技术是指接收端根据发送端发送的包含在数据帧中的帧同步码确定数据帧的起始位置。

在反向散射(backscatter)系统中，在反射器到接收器的上行链路中，一种帧同步技术是反射器向接收器发送包括帧同步码的前导码(preamble)，帧同步码采用FM0编码或Miller副载波调制编码，然后采用幅移键控(amplitude shift keying，ASK)或二进制相移键控(binary phase shift keying，BPSK)的调制包括帧同步码的前导码，限制了码只能是二元，得到数据帧后发送给接收器，接收器根据帧同步码确定数据帧的起始位置。

但是，当帧同步码采用FM0编码或Miller副载波调制编码等二元序列编码方式，调制方式采用ASK或BPSK时，调制后的帧同步波形的自相关特性较差，若数据帧传输发生延时，自相关特性较差的帧同步波形的自相关波形中，峰值处会被旁瓣干扰，峰值处对应的无延时的数据帧的起始位置不易被识别，进而难以确定数据帧的起始位置，不利于接收器在低信噪比下对上行信号进行成功的检测和同步。

发明内容

本申请实施例提供了一种信号同步方法以及相关设备，能够使接收器可以更加准确得同步和检测到帧同步码，进一步确定数据帧的起始位置，提高接收器在低信噪比下的解调性能。

本申请实施例第一方面提供了一种信号同步方法：

反向散射系统包括反射器、激励器和接收器。其中，反射器在电路中产生基带信号，基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括至少一组帧同步码。帧同步码的作用是标识基带信号中携带的N个数据帧中每个数据帧的起始位置。至少一组帧同步码中每组帧同步码都采用巴克码。

反射器在调制前，需要接收激励器发送的射频载波。

反射器使用基带信号对反射器入射载波信号做反向散射调制，通过控制反射器天线的负载阻抗实现目标方式调制，得到已调信号，目标方式调制包括ASK调制或BPSK调制，已调信号携带N个数据帧，已调信号中携带的N个数据帧中每个数据帧包括至少一组帧同步码；

反射器反向散射已调信号，使接收器根据已调信号中携带的N个数据帧中每个数据帧包括的至少一组帧同步码确定N个数据帧中每个数据帧的起始位置。

可以理解的是，当调制方式采用ASK或BPSK时，帧同步码采用巴克码具有良好的自相关特性，使接收器可以更加准确地检测到帧同步码，进一步确定数据帧的起始位置，提高接收器在低信噪比下的解调性能。

基于第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种实施方式：

数据帧的结构可以有多种，当每个数据帧中只包括1组巴克码作为帧同步码时，其中一种设置帧同步码的方式是，将每组帧同步码设置在每个数据帧的帧头中。

可以理解的是，由于巴克码具有良好的自相关特性，当每个数据帧仅包括1组巴克码作为帧同步码时，以较小的开销实现了更优的帧同步率；同时，以巴克码为帧同步码的序列可以作为导频序列，解决BPSK调制方式中产生的相位模糊问题。

基于第一方面或第一方面第一种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种实施方式：

数据帧的结构可以有多种，当每个数据帧中只包括1组巴克码作为帧同步码时，其中一种设置帧同步码的方式是，每个数据帧还包括M个子帧，将每组帧同步码设置在M个子帧中位于首位的首子帧的帧头中。

基于第一方面至第一方面第二种实施方式中任一种，本申请实施例提供了第一方面的第三种实施方式：

数据帧的结构可以有多种，当每个数据帧中包括多组巴克码作为帧同步码时，其中一种设置帧同步码的方式是，每个数据帧还包括M个子帧，将每组帧同步码设置在M个子帧中每个子帧的帧头中。

基于第一方面至第一方面第三种实施方式中任一种，本申请实施例提供了第一方面的第四种实施方式：

数据帧的结构可以有多种，当每个数据帧中包括多组巴克码作为帧同步码时，其中一种设置帧同步码的方式是，每个数据帧还包括M个子帧，并不在每一个子帧中设置帧同步码，而是在M个子帧中挑选若干个子帧，帧同步码位于若干个子帧中的每个子帧的帧头中。

基于第一方面至第一方面第四种实施方式中任一种，本申请实施例提供了第一方面的第五种实施方式：

数据帧中不仅可以包括帧同步码，还可以包括与帧同步码数量相等的位同步码，位同步码的设置可以采取多种方式，可以与帧同步码的设置方式相同或不同，每组位同步码中包括至少13个时钟信号。

可以理解的是，更长的位同步码可以使接收器更准确地提取并跟踪反射器时钟，对接收器的比特同步锁定时间要求更加宽松。

基于第一方面至第一方面第五种实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第六种实施方式：

数据帧中位同步码的数量可以与帧同步码不同，仅在数据帧中的首子帧内设置位同步码，在其他子帧中不设置位同步码。

本申请实施例第二方面提供了一种信号同步方法：

反向散射系统包括反射器、激励器和接收器。其中，反射器在电路中产生基带信号，基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括至少一组帧同步码。帧同步码的作用是标识基带信号中携带的N个数据帧中每个数据帧的起始位置。至少一组帧同步码中每组帧同步码都采用由巴克码经过曼彻斯特(manchester)编码后生成的目标序列。

反射器在调制前，需要接收激励器发送的射频载波。

反射器使用基带信号对反射器入射载波信号做反向散射调制，通过控制反射器天线的负载阻抗实现目标方式调制，得到已调信号，目标方式调制包括ASK调制或BPSK调制，已调信号携带N个数据帧，已调信号中携带的N个数据帧中每个数据帧包括至少一组帧同步码；

反射器反向散射已调信号，使接收器根据已调信号中携带的N个数据帧中每个数据帧包括的至少一组帧同步码确定N个数据帧中每个数据帧的起始位置。

可以理解的是，巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列，作为帧同步码可以保证帧同步码信号段没有直流分量，可以避免解调设备的滤波操作对帧同步码信号段的影响，滤波操作不会造成帧同步数据损失。

基于第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第一种实施方式：

数据帧的结构可以有多种，当每个数据帧中只包括1组将巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列作为帧同步码时，其中一种设置帧同步码的方式是，将每组帧同步码设置在每个数据帧的帧头中。

可以理解的是，由于巴克码具有良好的自相关特性，当每个数据帧仅包括1组将巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列作为帧同步码时，以较小的开销实现了更优的帧同步率；同时，将巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列作为帧同步码时，将帧同步码作为导频序列可以解决BPSK调制方式中产生的相位模糊问题。

基于第二方面或第二方面第一种实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第二种实施方式：

数据帧的结构可以有多种，当每个数据帧中只包括1组将巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列作为帧同步码时，其中一种设置帧同步码的方式是，每个数据帧还包括M个子帧，将每组帧同步码设置在M个子帧中位于首位的首子帧的帧头中。

基于第二方面至第二方面第二种实施方式中任一种，本申请实施例提供了第二方面的第三种实施方式：

数据帧的结构可以有多种，当每个数据帧中包括多组将巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列作为帧同步码时，其中一种设置帧同步码的方式是，每个数据帧还包括M个子帧，将每组帧同步码设置在M个子帧中每个子帧的帧头中。

可以理解的是，每个子帧中设置帧同步码有利于子帧级重传时确定子帧的起始位置，提高解调的精确度。

基于第二方面至第二方面第三种实施方式中任一种，本申请实施例提供了第二方面的第四种实施方式：

数据帧的结构可以有多种，当每个数据帧中包括多组将巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列作为帧同步码时，其中一种设置帧同步码的方式是，每个数据帧还包括M个子帧，并不在每一个子帧中设置帧同步码，而是在M个子帧中挑选若干个子帧，帧同步码位于若干个子帧中的每个子帧的帧头中。

基于第二方面至第二方面第四种实施方式中任一种，本申请实施例提供了第二方面的第五种实施方式：

数据帧中不仅可以包括帧同步码，还可以包括位同步码，位同步码的设置可以采取多种方式，可以与帧同步码的设置方式相同或不同，每组位同步码中包括至少13个时钟信号。

可以理解的是，更长的位同步码可以使接收器更准确地提取并跟踪反射器时钟，对接收器的比特同步锁定时间要求更加宽松。

基于第二方面至第二方面第五种实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第六种实施方式：

数据帧中位同步码的数量可以与帧同步码不同，仅在数据帧中的首子帧内设置位同步码，在其他子帧中不设置位同步码。本申请实施例第三方面提供了一种信号同步方法：

反向散射系统包括反射器、激励器和接收器。其中，反射器在电路中产生基带信号，基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括至少一组帧同步码。帧同步码的作用是标识基带信号中携带的N个数据帧中每个数据帧的起始位置。至少一组帧同步码中每组帧同步码都采用格雷互补序列(Golay complementary sequences)。

反射器在调制前，需要接收激励器发送的射频载波。

反射器使用基带信号对反射器入射载波信号做反向散射调制，通过控制反射器天线的负载阻抗实现正交相移键控(quadrature phase shift keying，QPSK)调制，得到已调信号，已调信号包括同相(In-phase,I)支路调制信号和正交(quadrature，Q)支路调制信号。

反射器反向散射已调信号，使接收器在接收到已调信号后，根据解调的I路信号和Q路信号中携带的N个数据帧中每个数据帧包括的至少一组帧同步码确定N个数据帧中每个数据帧的起始位置。

可以理解的是，使用格雷互补序列作为帧同步码，并进行QPSK调制后，得到的帧同步码具有理想的自相关特性。

基于第三方面，本申请实施例提供了第三方面的第一种实施方式：

数据帧的结构可以有多种，当每个数据帧中只包括1组格雷互补序列作为帧同步码时，其中一种设置帧同步码的方式是，将每组帧同步码设置在每个数据帧的帧头中。

可以理解的是，由于格雷互补序列具有良好的自相关特性，当每个数据帧仅包括1组格雷互补序列作为帧同步码时，以较小的开销实现了更优的帧同步率；同时，以格雷互补序列为帧同步码的序列可以作为导频序列，解决QPSK调制方式中产生的相位模糊问题。

基于第三方面或第三方面第一种实施方式，本申请实施例提供了第三方面的第二种实施方式：

数据帧的结构可以有多种，当每个数据帧中只包括1组格雷互补序列作为帧同步码时，其中一种设置帧同步码的方式是，每个数据帧还包括M个子帧，将每组帧同步码设置在M个子帧中位于首位的首子帧的帧头中。

基于第三方面至第三方面第二种实施方式中任一种，本申请实施例提供了第三方面的第三种实施方式：

数据帧的结构可以有多种，当每个数据帧中包括多组格雷互补序列作为帧同步码时，其中一种设置帧同步码的方式是，每个数据帧还包括M个子帧，将每组帧同步码设置在M个子帧中每个子帧的帧头中。

基于第三方面至第三方面第三种实施方式中任一种，本申请实施例提供了第三方面的第四种实施方式：

数据帧的结构可以有多种，当每个数据帧中包括多组格雷互补序列作为帧同步码时，其中一种设置帧同步码的方式是，每个数据帧还包括M个子帧，并不在每一个子帧中设置帧同步码，而是在M个子帧中挑选若干个子帧，帧同步码位于若干个子帧中的每个子帧的帧头中。

基于第三方面至第三方面第四种实施方式中任一种，本申请实施例提供了第三方面的第五种实施方式：

数据帧中不仅可以包括帧同步码，还可以包括位同步码，位同步码的设置可以采取多种方式，可以与帧同步码的设置方式相同或不同，每组位同步码中包括至少13个时钟信号。

当调制方式为QPSK调制，帧同步码为格雷互补序列时，位同步码中每个时钟信号采用QPSK星座点。

可以理解的是，更长的位同步码保证接收器可提取并跟踪反射器时钟，对接收器的比特同步锁定时间要求更加宽松。

基于第三方面至第三方面第五种实施方式，本申请实施例提供了第三方面的第六种实施方式：

数据帧中位同步码的数量可以与帧同步码不同，仅在数据帧中的首子帧内设置位同步码，在其他子帧中不设置位同步码。

本申请实施例第四方面提供了一种反射器，该反射器具有实现上述第一方面、第二方面和第三方面中反射器的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能对应的模块。

本申请实施例第五方面提供了一种反射器，包括处理器、存储器、输入输出设备以及总线；

处理器、存储器、输入输出设备与总线相连；

处理器用于执行上述第一方面至第三方面中任一项所述的方法。

本申请实施例第六方面提供了一种计算机存储介质，该计算机可读存储介质中保存有程序，当所述计算机执行所述程序时，执行前述第一方面至第三方面中任一项所述的方法。

本申请实施例第七方面提供了一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上执行时，计算机执行前述第一方面至第二方面中任一项所述的方法。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：反射器获取基带信号，基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括P组帧同步码，每组帧同步码为巴克码，反射器接收激励器发送的射频载波后，根据基带信号对射频载波进行ASK调制或BPSK调制，反射器反向散射已调信号，使接收器根据P组帧同步码确定所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置。当调制方式采用ASK或BPSK时，帧同步码采用巴克码具有良好的自相关特性，使接收器可以更加准确地检测到帧同步码，进一步确定数据帧的起始位置，提高接收器在低信噪比下的解调性能。

附图说明

图1为双基地反向散射通信系统架构示意图；

图2为单基地反向散射通信系统架构示意图；

图3为本申请实施例中信号同步方法的一个流程示意图；

图4为本申请实施例中信号同步方法的另一流程示意图；

图5为本申请实施例中曼彻斯特编码的应用场景示意图；

图6为本申请实施例中信号同步方法的另一流程示意图；

图7为本申请实施例中QPSK星座点的应用场景示意图；

图8为本申请实施例中10比特格雷互补序列的自相关特性示意图；

图9为本申请实施例中数据帧的一个结构示意图；

图10为本申请实施例中数据帧的另一结构示意图；

图11为本申请实施例中数据帧的另一结构示意图；

图12为本申请实施例中数据帧的另一结构示意图；

图13为本申请实施例中反射器的一个结构示意图；

图14为本申请实施例中反射器的另一结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种信号同步方法以及相关设备，用于使接收器可以更加准确地检测到帧同步码，进一步确定数据帧的起始位置，提高接收器在低信噪比下的解调性能。

反向散射(backscatter)通信系统是指信息发送设备根据发送信息调整其接收天线和天线负载阻抗之间的匹配，从而对入射射频信号进行不同程度的反射，而信息接收设备通过检测反射信号解调信息，以达到信息交换目的的一种通信系统。反向散射设备/反射器自身不产生射频信号，因此不需要使用射频振荡器(oscillator)、功率放大器(poweramplifier)等器件，因此可以极大降低设备的功耗。反向散射通信系统在当今科技快速发展的社会中有着广泛的应用。早在二战时期，反向散射通信系统就应用在雷达系统中，用于区分己方飞机和敌方飞机。在日常出行中，高速路口处设置的电子不停车收费系统(electronic toll collection，ETC)，是反向散射通信系统的另一大应用。

反向散射通信系统中的调制方式一般采用幅移键控(amplitude shift keying，ASK)或二进制相移键控(binary phase shift keying，BPSK)，帧同步码采用双相间空号编码(bi-phase space coding，FM0)或密勒码(Miller code)进行信号的传输和同步。

相较于公共陆地移动网(public land mobile network，PLMN)等大型通信系统，反向散射通信系统结构简单，终端设备成本极低且没有高精度的时钟参考源，所传输信号的质量较差。帧同步码经过FM0编码或Miller编码后，自相关特性较差，自相关波形的旁瓣相较于峰值差别较小，会影响接收设备对自相关波形峰值的识别，从而导致自相关波形峰值的识别精度较差，不利于接收器在低信噪比下对信号的同步和检测。急需一种新的信号同步技术提高反向散射通信系统中信号同步和检测的精度。

本申请实施例可以应用于如图1所示的双基地(bi-static)反向散射通信系统：

双基地反向散射通信系统包括激励器101、反射器102和接收器103。激励器101到反射器102的传输链路是下行链路，反射器102到接收器103的传输链路是上行链路。

激励器101用于向反射器102发送激励信号，为反射器提供射频载波信号和能量。

反射器102用于在接收激励器101发送的激励信号后，根据激励信号中的信令执行相应的操作，将信号进行调制后发送给接收器103。反射器102基于要发送的信息比特改变天线的负载，使得其信息比特可以调制到入射的载波上，实现上行数据的无线传输。

接收器103用于解调反射器102发送的信号。

本申请实施例还可以应用于如图2所示的单基地(mono-static)反向散射通信系统：

读写器201是集成了图1所示的反向散射通信系统的收发分离架构中的激励器101和接收器103的收发一体的设备。读写器201的功能包括激励器101和接收器103的全部功能，读写器201向标签202发送激励信号，为标签202提供电力。

标签202由天线及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，俗称电子标签或智能标签，标签202包括反射器102的全部功能。

结合上述介绍，下面对本申请实施例中的信号同步方法进行介绍：

本申请实施例中，反射器获取携带帧同步码和位同步码的基带信号，使用基带信号对激励器发出的射频载波调制后，得到携带帧同步码和位同步码的已调信号，并反向散射该已调信号，使接收机对已调信号进行同步、检测和解调。

需要说明的是，本申请实施例中，为了使携带帧同步码和位同步码的已调信号具有良好的同步检测性能，基带信号中可以携带不同的帧同步码和位同步码并针对不同的帧同步码和位同步码采用不同的调制方式，下面分别进行说明：

一、当基带信号中携带的帧同步码为巴克码，位同步码为K个时钟信号时，采用ASK或BPSK调制，得到携带巴克码作为帧同步码的已调信号：

请参阅图3，本实施例中，反射器将巴克码作为帧同步码，至少13个时钟信号作为位同步码，将位同步码、帧同步码、目标数据和校验码封装在一个数据帧中后，采用ASK调制或BPSK调制后得到已调信号，并反向散射该已调信号，使接收器对已调信号进行同步、检测和解调。

301、反射器获取目标数据。

反射器在自身电路上产生需要进行无线传输的目标数据。

需要说明的是，目标数据可以采用FM0编码，也可以采用其他形式的编码，例如Miller编码，还可以采用曼彻斯特编码，具体此处不做限定。

302、反射器获取位同步码，位同步码包括K个时钟信号，K大于等于13。

反射器获取位同步码，位同步码包括至少13个时钟信号，位同步码的频率用于接收器锁定信号频率，并根据信号频率解调接收的信号。

303、反射器获取帧同步码，帧同步码为巴克码。

反射器获取帧同步码，帧同步码用于标识一个数据帧的起始位置。帧同步码采用巴克码。巴克码具有良好的自相关特性，在低信噪比环境下易于同步。巴克码可以采用2比特、3比特、4比特、5比特、7比特、11比特和13比特的巴克码，越长效果越好。下表1所示为11比特的巴克码序列：

表1

304、反射器获取校验码。

反射器获取用于接收器判断解调的数据是否存在错误的校验码，校验码一般采用循环冗余校验码(cyclic redundancy check，CRC)。校验码的位数可以自行选择，可以采用CRC-6或CRC-16。

305、反射器将位同步码、帧同步码、目标数据和校验码封装在一个数据帧中。

反射器在自身电路生成了位同步码、帧同步码、目标数据和校验码后，可以将位同步码、帧同步码、目标数据和校验码封装成可以进行传输的数据帧。

306、反射器获取基带信号，基带信号携带N个数据帧。

反射器在完成单个数据帧的封装后，将需要发送的N个数据帧作为基带信号。

307、反射器接收激励器发送的射频载波。

反射器自身不生成射频载波信号，反射器会接收激励器发送的射频载波信号。

需要说明的是，当反射器自身有电源时，可以独立产生基带信号，即步骤307在步骤306之后，当反射器没有电源时，需要借助激励器发送的射频载波产生基带信号，即步骤307在步骤306之前，步骤307可以在步骤306之后，也可以在步骤305之后步骤306之前，具体此处不做限定。

308、反射器使用基带信号对射频载波进行ASK调制或BPSK调制，得到已调信号。

使用基带信号对反射器入射载波信号做反向散射调制，通过控制反射器天线的负载阻抗实现ASK调制或BPSK调制，得到已调信号，已调信号携带N个数据帧。

309、反射器反向散射已调信号。

反射器在完成调制得到已调信号后，会将已调信号反向散射出去，使接收器根据已调信号中的位同步码和帧同步码对已调信号进行同步、检测和解调。

可以理解的是，本实施例中，在ASK或BPSK的调制方式下，帧同步码采用巴克码，位同步码采用包括至少13个时钟信号，巴克码的自相关特性较好，使接收器可以更精确地确定每个数据帧的起始位置；位同步码采用包括至少13个时钟信号，可以持续更长的时间，使接收器更易于在发生延迟或丢包的情况下接收时钟信号，确定时钟信号的频率从而进行解调。

二、当基带信号中携带的帧同步码为巴克码经过曼彻斯特编码后的得到的目标序列，位同步码为K个时钟信号时，采用ASK或BPSK调制，得到携带目标序列作为帧同步码的已调信号：

请参阅图4，本实施例中，反射器将巴克码经过曼彻斯特编码后得到的目标序列作为帧同步码，至少13个时钟信号作为位同步码，将位同步码、帧同步码、目标数据和校验码封装在一个数据帧中后，采用ASK调制或BPSK调制后得到已调信号，将已调信号散射后使接收器对已调信号进行同步、检测和解调。

401、反射器获取目标数据。

402、反射器获取位同步码，位同步码包括K个时钟信号，K大于等于13。

本实施例中步骤401至402与图3所示实施例中步骤301至302类似，具体此处不再赘述。

403、反射器获取帧同步码，帧同步码为巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列。

本实施例中，将巴克码经过曼彻斯特编码后得到的目标序列作为帧同步码。巴克码优选13比特的巴克码,13比特的巴克码如下表2所示：

表2

请参阅图5，曼彻斯特编码的原理是将每个码元均用两个不同相位的电平信号表示，也就是一个周期的方波，但比特0和比特1的相位正好相反。

在巴克码中不存在数据0，所以将巴克码中的-1按照数据0的方式编码，得到26位的目标序列作为帧同步码，如下表3所示：

表3

404、反射器获取校验码。

405、反射器将位同步码、帧同步码、目标数据和校验码封装在一个数据帧中。

406、反射器获取基带信号，基带信号携带N个数据帧。

407、反射器接收激励器发送的射频载波。

408、反射器使用基带信号对射频载波进行ASK调制或BPSK调制，得到已调信号。

409、反射器反向散射已调信号。

本实施例中步骤404至409与图3所示实施例中步骤304至309类似，具体此处不再赘述。

可以理解的是，本实施例中，在ASK或BPSK的调制方式下，巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列，作为帧同步码可以保证帧同步码信号段没有直流分量，可以避免解调设备的滤波操作对帧同步码信号段的影响，滤波操作不会造成帧同步数据损失；位同步码采用包括至少13个时钟信号，可以持续更长的时间，使接收器更易于在发生延迟或丢包的情况下接收时钟信号，确定时钟信号的频率从而进行解调。

三、当基带信号中携带的帧同步码为格雷互补序列(Golay complementarysequences)，位同步码为QPSK星座点时，采用QPSK调制，得到携带格雷互补序列作为帧同步码的已调信号：

请参阅图6，本实施例中，反射器以格雷互补序列作为帧同步码，QPSK星座点作为位同步码，将位同步码、帧同步码、目标数据和校验码封装在一个数据帧中后，采用QPSK调制后得到已调信号，将已调信号反向散射后使接收器对已调信号进行同步、检测和解调。

601、反射器获取目标数据。

本实施例中步骤601与图3所示实施例中步骤301类似，具体此处不再赘述。

602、反射器获取位同步码，位同步码为QPSK星座点。

位同步码中每个时钟信号可以采用4个QPSK星座点中的呈对角关系的两个星座点进行编码，本实施例中星座点的选择如图7所示：

选择I路信号(横轴)和Q路信号(纵轴)形成坐标系中的第一象限和第三象限中的星座点1+j和-1-j作为位同步码中的每个时钟信号，也可以选择第二象限和第四象限中的星座点-1+j和1-j，每个时钟信号可以有4种位同步码序列，如下表4所示：

表4

序列1	1+j,-1-j
		序列2	-1-j,1+j
序列3	-1+j，1-j
		序列4	1-j,-1+j

603、反射器获取帧同步码，帧同步码为格雷互补序列。

反射器获取用于确定数据帧起始位置的帧同步码，帧同步码采用格雷互补序列。本实施例中选择10比特的格雷互补序列，如下表5所示：

表5

格雷互补序列(10bit)
	1+j,1+j,-1-j,1+j,-1+j,1+j,-1+j,-1+j,1-j,1-j

604、反射器获取校验码。

605、反射器将位同步码、帧同步码、目标数据和校验码封装在一个数据帧中。

606、反射器获取基带信号，基带信号携带N个数据帧。

607、反射器接收激励器发送的射频载波。

本实施例中步骤604至607与图3所示实施例中步骤304至307类似，具体此处不再赘述。

608、反射器使用基带信号对射频载波进行QPSK调制，得到已调信号。

使用基带信号对反射器入射载波信号做反向散射调制，通过控制反射器天线的负载阻抗实现QPSK调制，得到已调信号，已调信号携带N个数据帧。

I路信号和Q路信号中以格雷互补序列作为帧同步码的自相关特性以及I路信号的自相关值和Q路信号的自相关值相加之后的帧同步码的自相关特性如图8所示：

I路信号的自相关值与Q路信号的自相关波形在偏移不为0时的幅度互为相反数，因此将I路信号的自相关值和Q路信号的自相关值相加之后的自相关波形的副辦均为0，具有理想的自相关特性。

609、反射器反向散射已调信号。

本实施例中步骤609与图3所示实施例中步骤309类似，具体此处不再赘述。

可以理解的是，使用格雷互补序列作为帧同步码，并进行QPSK调制后，使接收器解调得到I、Q基带信号，并将I路基信号的自相关值和Q路基信号的自相关值相加后，得到理想的自相关特性。

结合上述图3至图8中对本申请实施例中信号同步方法的介绍，下面对本申请实施例中信号同步方法中如步骤305、步骤405和步骤605中所述的由帧同步码、位同步码、目标数据和校验码所组成的数据帧的结构进行介绍：

本申请实施例中数据帧可以包括或不包括子帧，可以在数据帧或子帧中设置帧同步码和位同步码，可以在一个子帧中设置帧同步码和位同步码，也可以在多个子帧中设置帧同步码和位同步码，下面分别进行介绍：

1.数据帧中不包含子帧。

本实施例中，每个数据帧不包含子帧，帧同步码和位同步码直接设置在数据帧中。

需要说明的是，本实施例中的帧同步码和位同步码可以为如图3所示实施例中步骤303所述的2比特、3比特、4比特、5比特、7比特、11比特和13比特的巴克码和如图3所示实施例中步骤302所述的至少13个时钟信号；

本实施例中的帧同步码和位同步码也可以为如图4所示实施例中步骤403中所述的将巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列和至少13个时钟信号；

本实施例中的帧同步码和位同步码还可以为如图6所示实施例中步骤603所述的格雷互补序列和步骤602所述的QPSK星座点。

下面以位同步码为24个时钟信号，帧同步码为11比特巴克码为例介绍本实施例中的帧结构，请参阅图9：

本实施例中，每个数据帧不包含子帧，每个数据帧的帧头包含24个时钟信号和11比特的巴克码，帧尾包含校验码。

2.数据帧中包括多个子帧，在首子帧中设置帧同步码和位同步码。

本实施例中，每个数据帧包括N个子帧，每个子帧中都包括数据和校验码，其中在首子帧的帧头中设置位同步码和帧同步码，在非首子帧中仅设置数据和校验码，不设置帧同步码和位同步码。

需要说明的是，本实施例中的帧同步码和位同步码可以为如图3所示实施例中步骤303所述的2比特、3比特、4比特、5比特、7比特、11比特和13比特的巴克码和如图3所示实施例中步骤302所述的至少13个时钟信号；

本实施例中的帧同步码和位同步码也可以为如图4所示实施例中步骤403中所述的将巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列和至少13个时钟信号；

本实施例中的帧同步码和位同步码还可以为如图6所示实施例中步骤603所述的格雷互补序列和步骤602所述的QPSK星座点。

下面以位同步码为48个时钟信号，帧同步码为13比特的巴克码为例对本实施例中的数据帧进行介绍，请参阅图10：

每个数据帧包括N个子帧，首子帧的帧头包括48个时钟信号和13比特的巴克码，每个非首子帧中仅包括数据和位于帧尾的校验码。

3.数据帧中包括多个子帧，在每个子帧中设置帧同步码和位同步码。本实施例中，每个数据帧包括N个子帧，在每个子帧头中设置位同步码和帧同步码，在每个子帧的子帧尾设置校验码，首子帧中的位同步码包括的时钟信号多于非首子帧中位同步码所包括的时钟信号。

需要说明的是，本实施例中的帧同步码和位同步码可以为如图3所示实施例中步骤303所述的2比特、3比特、4比特、5比特、7比特、11比特和13比特的巴克码和如图3所示实施例中步骤302所述的至少13个时钟信号；

本实施例中的帧同步码和位同步码也可以为如图4所示实施例中步骤403中所述的将巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列和至少13个时钟信号；

本实施例中的帧同步码和位同步码还可以为如图6所示实施例中步骤603所述的格雷互补序列和步骤602所述的QPSK星座点。

下面以首子帧中的位同步码为48个时钟信号，非首子帧位同步码为12个时钟信号，每个子帧中的帧同步码都为13比特的巴克码为例对本实施例中数据帧结构进行介绍：

子帧1的帧头包含48个时钟信号和13比特巴克码，子帧2至子帧N中每个子帧的帧头包含12个时钟信号和13比特巴克码。子帧1至子帧N中每个子帧都包含数据和校验码。

可以理解的是，每个子帧中设置帧同步码有利于子帧级重传时确定子帧的起始位置，每个子帧中设置位同步码可以根据每个子帧中位同步码的变化校准时钟信息，提高同步精度和解调性能。

4.数据帧中包括多个子帧，在其中一部分子帧中设置帧同步码。本实施例中，每个数据帧包括N个子帧，在首子帧中设置位同步码和帧同步码，在其他子帧中选择一部分子帧中设置帧同步码。

需要说明的是，本实施例中的帧同步码和位同步码可以为如图3所示实施例中步骤303所述的2比特、3比特、4比特、5比特、7比特、11比特和13比特的巴克码和如图3所示实施例中步骤302所述的至少13个时钟信号；

本实施例中的帧同步码和位同步码也可以为如图4所示实施例中步骤403中所述的将巴克码经过曼彻斯特编码得到的目标序列和至少13个时钟信号；

本实施例中的帧同步码和位同步码还可以为如图6所示实施例中步骤603所述的格雷互补序列和步骤602所述的QPSK星座点。

下面以首子帧中位同步码为48个时钟信号，首子帧中帧同步码为13比特巴克码，非首子帧中帧同步码为13比特巴克码为例，对本实施例中数据帧结构进行介绍，请参阅图12：

子帧1的帧头包含48个时钟信号和13比特巴克码，选择编号为2×K+1(K为正整数)的非首子帧中设置13比特巴克码作为帧同步码，得到的数据帧中，在编号为2×K的子帧由与首子帧相同的数据和校验码组成，编号为2×K+1的子帧由帧同步码和与首子帧相同的数据和校验码组成。

结合上述对本申请实施例中信号同步方法的介绍，下面对本申请实施例中的反射器进行介绍。

请参阅图13，本申请实施例中反射器的一个结构包括获取单元1301、天线单元1302和调制单元1303。

获取单元1301，用于获取基带信号，基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括P组帧同步码，P组帧同步码用于标识N个数据帧中每个数据帧的起始位置，P组帧同步码中每组帧同步码为巴克码，P为大于等于1的整数；

当P等于1时，P组帧同步码位于每个数据帧的帧头。

当P等于1，N个数据帧中每个数据帧包括M个子帧时，P组帧同步码位于M个子帧中的首子帧的帧头，M为大于1的整数。

当N个数据帧中每个数据帧包括M个子帧，P等于M时，P组帧同步码中每组帧同步码位于M个子帧中每个子帧的帧头。

当N个数据帧中每个数据帧包括M个子帧，P大于1且小于M时，P组帧同步码位于P个子帧中每个子帧的帧头，M个子帧包括P个子帧。

当基带信号携带P组位同步码时，P组位同步码中每组位同步码包括K个时钟信号，K大于等于13。

天线单元1302，用于接收激励器发送的射频载波；

调制单元1303，用于根据基带信号对射频载波进行目标方式调制，得到已调信号，目标方式调制包括幅移键控ASK调制或二进制相移键控BPSK调制，已调信号携带N个数据帧；

天线单元1302，用于反向散射已调信号，使接收器根据P组帧同步码确定N个数据帧中每个数据帧的起始位置。

获取单元1301，还用于获取基带信号，基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括P组帧同步码，P组帧同步码用于标识N个数据帧中每个数据帧的起始位置，P组帧同步码中每组帧同步码为目标序列，目标序列为将巴克码经过曼彻斯特编码后得到的比特序列，P为大于等于1的整数；

当P等于1时，P组帧同步码位于每个数据帧的帧头。

当P等于1，N个数据帧中每个数据帧包括M个子帧时，P组帧同步码位于M个子帧中的首子帧的帧头，M为大于1的整数。

当N个数据帧中每个数据帧包括M个子帧，P等于M时，P组帧同步码中每组帧同步码位于M个子帧中每个子帧的帧头。

当N个数据帧中每个数据帧包括M个子帧，P大于1且小于M时，P组帧同步码位于P个子帧中每个子帧的帧头，M个子帧包括P个子帧。

当基带信号携带P组位同步码时，P组位同步码中每组位同步码包括K个时钟信号，K大于等于13。

天线单元1302，用于接收激励器发送的射频载波；

调制单元1303，还用于根据基带信号对射频载波进行目标方式调制，得到已调信号，目标方式调制包括幅移键控ASK调制或二进制相移键控BPSK调制，已调信号携带N个数据帧；

天线单元1302，用于反向散射已调信号，使接收器根据P组帧同步码确定N个数据帧中每个数据帧的起始位置。

获取单元1301，还用于获取基带信号，基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括P组帧同步码，P组帧同步码用于标识N个数据帧中每个数据帧的起始位置，P组帧同步码中每组帧同步码为格雷互补序列，P为大于等于1的整数；

当P等于1时，P组帧同步码位于每个数据帧的帧头。

当P等于1，N个数据帧中每个数据帧包括M个子帧时，P组帧同步码位于M个子帧中的首子帧的帧头，M为大于1的整数。

当N个数据帧中每个数据帧包括M个子帧，P等于M时，P组帧同步码中每组帧同步码位于M个子帧中每个子帧的帧头。

当N个数据帧中每个数据帧包括M个子帧，P大于1且小于M时，P组帧同步码位于P个子帧中每个子帧的帧头，M个子帧包括P个子帧。

当基带信号携带P组位同步码时，P组位同步码中每组位同步码包括K个时钟信号，K大于等于13。

天线单元1302，用于接收激励器发送的射频载波；

调制单元1303，还用于根据基带信号对射频载波进行正交相移键控QPSK调制，得到已调信号，已调信号携带N个数据帧；

天线单元1302，用于反向散射已调信号，使接收器根据P组帧同步码确定N个数据帧中每个数据帧的起始位置。

图14是本申请实施例提供的一种反射器结构示意图，该反射器1400可以包括一个或一个以上中央处理器(central processing units，CPU)1401和存储器1405，该存储器1405中存储有一个或一个以上的应用程序或数据。

其中，存储器1405可以是易失性存储或持久存储。存储在存储器1405的程序可以包括一个或一个以上模块，每个模块可以包括对服务器中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器1401可以设置为与存储器1405通信，在反射器1400上执行存储器1405中的一系列指令操作。

反射器1400还可以包括一个或一个以上电源1402，一个或一个以上有线或无线网络接口1403，一个或一个以上输入输出接口1404，和/或，一个或一个以上操作系统，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM等。

该中央处理器1401可以执行前述图3至图8所示实施例中反射器所执行的操作，具体此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (13)

1.一种信号同步方法，其特征在于，包括：

反射器获取基带信号，所述基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括P组帧同步码，所述P组帧同步码用于标识所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置，P组帧同步码中每组帧同步码为巴克码，所述P为大于等于1的整数；

所述反射器接收激励器发送的射频载波；

所述反射器根据所述基带信号对所述射频载波进行目标方式调制，得到已调信号，所述目标方式调制包括幅移键控ASK调制或二进制相移键控BPSK调制，所述已调信号携带所述N个数据帧；

所述反射器反向散射所述已调信号，使接收器根据所述P组帧同步码确定所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置。

2.根据权利要求1所述的信号同步方法，其特征在于，所述P等于1，所述P组帧同步码位于所述每个数据帧的帧头。

3.根据权利要求1所述的信号同步方法，其特征在于，所述P等于1，所述N个数据帧中每个数据帧包括M个子帧，所述P组帧同步码位于M个子帧中的首子帧的帧头，所述M为大于1的整数。

4.根据权利要求1所述的信号同步方法，其特征在于，所述N个数据帧中每个数据帧包括所述M个子帧，所述P等于所述M，P组帧同步码中每组帧同步码位于M个子帧中每个子帧的帧头。

5.根据权利要求1所述的信号同步方法，其特征在于，所述N个数据帧中每个数据帧包括所述M个子帧，所述P大于1且小于所述M，所述P组帧同步码位于P个子帧中每个子帧的帧头，所述M个子帧包括所述P个子帧。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的信号同步方法，其特征在于，所述基带信号携带P组位同步码，P组位同步码中每组位同步码包括K个时钟信号，所述K为大于12的整数。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的信号同步方法，其特征在于，所述基带信号携带一组位同步码，所述一组位同步码位于所述M个子帧中的首子帧中。

8.一种信号同步方法，其特征在于，包括：

反射器获取基带信号，所述基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括P组帧同步码，所述P组帧同步码用于标识所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置，P组帧同步码中每组帧同步码为目标序列，所述目标序列为将巴克码经过曼彻斯特编码后得到的比特序列，所述P为大于等于1的整数；

所述反射器接收激励器发送的射频载波；

所述反射器根据所述射频载波对所述基带信号进行目标方式调制，得到已调信号，所述目标方式调制包括幅移键控ASK调制或二进制相移键控BPSK调制，所述已调信号携带所述N个数据帧；

所述反射器反向散射所述已调信号，使接收器根据所述P组帧同步码确定所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置。

9.一种信号同步方法，其特征在于，包括：

反射器获取基带信号，所述基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括P组帧同步码，所述P组帧同步码用于标识所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置，P组帧同步码中每组帧同步码为格雷互补序列，所述P为大于等于1的整数；

所述反射器接收激励器发送的射频载波；

所述反射器根据所述基带信号对所述射频载波进行正交相移键控QPSK调制，得到已调信号，所述已调信号携带所述N个数据帧；

所述反射器反向散射所述已调信号，使接收器根据所述P组帧同步码确定所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置。

10.一种反射器，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取基带信号，所述基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括P组帧同步码，所述P组帧同步码用于标识所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置，P组帧同步码中每组帧同步码为巴克码，所述P为大于等于1的整数；

天线单元，用于接收激励器发送的射频载波；

调制单元，用于根据所述基带信号对所述射频载波进行目标方式调制，得到已调信号，所述目标方式调制包括幅移键控ASK调制或二进制相移键控BPSK调制，所述已调信号携带所述N个数据帧；

所述天线单元，还用于反向散射所述已调信号，使接收器根据所述P组帧同步码确定所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置。

11.一种反射器，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取基带信号，所述基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括P组帧同步码，所述P组帧同步码用于标识所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置，P组帧同步码中每组帧同步码为目标序列，所述目标序列为将巴克码经过曼彻斯特编码后得到的比特序列，所述P为大于等于1的整数；

天线单元，用于接收激励器发送的射频载波；

调制单元，用于根据所述基带信号对所述射频载波进行目标方式调制，得到已调信号，所述目标方式调制包括幅移键控ASK调制或二进制相移键控BPSK调制，所述已调信号携带所述N个数据帧；

所述天线单元，还用于反向散射所述已调信号，使接收器根据所述P组帧同步码确定所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置。

12.一种反射器，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取基带信号，所述基带信号携带N个数据帧，N个数据帧中每个数据帧包括P组帧同步码，所述P组帧同步码用于标识所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置，P组帧同步码中每组帧同步码为格雷互补序列，所述P为大于等于1的整数；

天线单元，用于接收激励器发送的射频载波；

调制单元，用于根据所述基带信号对所述射频载波进行正交相移键控QPSK调制，得到已调信号，所述已调信号携带所述N个数据帧；

所述天线单元，还用于反向散射所述已调信号，使接收器根据所述P组帧同步码确定所述N个数据帧中每个数据帧的起始位置。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中保存有程序，当所述计算机执行所述程序时，执行如权利要求1至9中任一项所述的方法。