CN115811329A - 同步头捕获方法、装置、通信设备及存储介质 - Google Patents

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CN115811329A
CN115811329A CN202111080073.2A CN202111080073A CN115811329A CN 115811329 A CN115811329 A CN 115811329A CN 202111080073 A CN202111080073 A CN 202111080073A CN 115811329 A CN115811329 A CN 115811329A
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王云飞
郑晨熹
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Guangzhou Haige Communication Group Inc Co
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Guangzhou Haige Communication Group Inc Co
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Abstract

本申请公开了一种同步头捕获方法、装置、通信设备及存储介质,属于通信技术领域。该方法包括:对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组;对当前信号样组进行变换处理,以将当前信号样组从时域变换至频域,得到当前信号样组对应的第一频谱序列;根据第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据频谱能量序列及通带带宽范围对第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;根据第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;根据相关能量序列及第一频谱序列进行同步头捕获,得到当前信号样组的捕获结果。本申请中实现了干扰抑制处理和同步头捕获的融合,能够提高同步头捕获的准确性,提高同步头捕获的效率。

Description

同步头捕获方法、装置、通信设备及存储介质
技术领域
本申请涉及通信技术领域,特别涉及一种同步头捕获方法、装置、通信设备及存储介质。
背景技术
随着通信技术的快速发展,不同设备之间的通信方式越来越多,比如,终端与终端之间,终端与基站之间,基站与基站之间等通信设备之间都可以相互通信。
其中,在两个通信设备在相互通信过程中,同步头捕获是信号的收发双方建立通信的第一步,接收方或者发送方通过同步头捕获,确定信号中的起始位置,从而针对信号做后续处理。目前,为实现同步头的快速捕获,利用本地预存的同步头序列与接收到的信号依次进行相关值能量计算,进而进行同步头捕获过程。
在上述同步头捕获的方案中,信号中如果存在其他干扰信号,会导致同步头捕获不准确,降低了同步头捕获的准确性和效率。
发明内容
本申请实施例提供了一种同步头捕获方法、装置、通信设备及存储介质,能够提高同步头捕获的准确性和效率。
一个方面,本申请实施例提供了一种同步头捕获方法,所述方法包括:
对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,所述各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;
对当前信号样组进行变换处理,以将所述当前信号样组从时域变换至频域,得到所述当前信号样组对应的第一频谱序列;
根据所述第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据所述频谱能量序列及通带带宽范围对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;
根据所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;
根据所述相关能量序列及所述第一频谱序列进行同步头捕获,得到所述当前信号样组的捕获结果。
可选的,所述根据所述频谱能量序列及通带带宽范围对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列,包括:
根据所述频谱能量序列及所述通带带宽范围,计算干扰门限值;
根据所述干扰门限值,对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,获取第二频谱序列。
可选的,所述根据所述频谱能量序列及所述通带带宽范围,计算干扰门限值,包括;
对所述频谱能量序列中处于通带带宽范围内的各个样点对应的频谱能量按照从小到大的顺序进行排序;
计算排列在前M/2个样点对应的各个频谱能量的平均频谱能量,M是所述当前信号样组包含的基带符号数;
根据所述平均频谱能量与第一预设倍数,计算所述干扰门限值。
可选的,所述根据所述干扰门限值,对所述频谱能量序列进行干扰抑制处理,获取第二频谱序列,包括:
确定所述第一频谱序列中的各个样点所处的频带范围;
检测处于所述各个频带范围内的各个样点是否符合所述各个频带范围对应的预设条件;
对符合所述预设条件的样点的频谱值进行赋值处理,得到所述第二频谱序列。
可选的,所述频带范围包括:所述频谱能量序列的通带带宽范围,所述频谱能量序列的滚降过渡带带宽范围以及所述频谱能量序列的阻带带宽范围;
所述通带带宽范围对应的预设条件为样点的频谱能量高于所述干扰门限值;
所述滚降过渡带带宽范围对应的预设条件为样点的频谱能量高于0.25倍的所述干扰门限值;
所述阻带带宽范围对应的预设条件为样点处于所述阻带带宽范围内。
可选的,在所述对符合所述预设条件的样点的频谱值进行赋值处理之后,还包括:
获取所述第一频谱序列中的各个孤立样点,所述孤立样点的相邻两个样点符合各自所处频带范围对应的所述预设条件,且所述孤立样点不符合自身所处频带范围对应的预设条件;
对各个所述孤立样点的频谱值进行赋0处理。
可选的,在所述对当前信号样组进行变换处理之前,还包括:
根据预期干信比,确定目标窗函数;
将所述当前信号样组的各个样点与所述目标窗函数依次点乘,获取第一加窗样组;
所述对当前信号样组进行变换处理,包括:
对所述第一加窗样组进行FFT变换处理。
可选的,所述根据所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列,包括;
将所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列进行共轭点乘,得到共轭序列;
将所述共轭序列进行IFFT变换,以将所述当前信号样组从频域变换至时域,得到第三频谱序列;
根据所述第三频谱序列,计算所述相关能量序列。
可选的,所述根据所述第三频谱序列,计算所述相关能量序列,包括:
从所述第三频谱序列中,连续获取目标数量个样点的频谱能量,所述目标数量等于所述当前信号样组包含的样点数量减去重叠样点数量;
对所述目标数量个样点的频谱能量进行平方运算,得到所述相关能量序列。
可选的,预存的所述同步头频谱序列是将预设长度的同步头进行M长度的FFT变化后,按照第二预设倍数进行复制并拼接得到的序列,M是当前信号样组包含的基带符号数。
可选的,所述根据所述相关能量序列及所述第一频谱序列进行同步头捕获,得到所述当前信号样组的捕获结果,包括:
根据所述第一频谱序列,获取所述第一频谱序列的信号平均能量;
计算所述相关能量序列中的最大相关能量值与所述信号平均能量的第一比值;
当所述第一比值大于预设捕获门限时,将所述最大相关能量值对应的样点位置作为同步基准位置进行信号同步;
当所述第一比值不大于所述预设捕获门限时,则将下一信号样组作为新的当前信号样本,并执行所述对当前信号样组进行变换处理的步骤。
可选的,所述根据所述第一频谱序列,获取所述第一频谱序列的信号平均能量,包括:
根据所述第一频谱序列,获取所述第一频谱序列的总能量;
根据所述总能量与第三预设倍数,获取所述当前信号样组在时域下的信号平均能量。
另一个方面,本申请实施例提供了一种同步头捕获装置,所述装置包括:
第一获取模块,用于对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,所述各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;
第二变换模块,用于对当前信号样组进行变换处理,以将所述当前信号样组从时域变换至频域,得到所述当前信号样组对应的第一频谱序列;
第二获取模块,用于根据所述第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据所述频谱能量序列及通带带宽范围对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;
第一计算模块,用于根据所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;
同步头捕获模块,用于根据所述相关能量序列及所述第一频谱序列进行同步头捕获,得到所述当前信号样组的捕获结果。
另一个方面,本申请实施例提供了一种通信设备,所述通信设备包括:
处理器;
用于存储所述处理器的可执行指令的存储器;
其中,所述处理器被配置为:
对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,所述各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;
对当前信号样组进行变换处理,以将所述当前信号样组从时域变换至频域,得到所述当前信号样组对应的第一频谱序列;
根据所述第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据所述频谱能量序列及通带带宽范围对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;
根据所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;
根据所述相关能量序列及所述第一频谱序列进行同步头捕获,得到所述当前信号样组的捕获结果。
另一个方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中包含可执行指令,通信设备中的处理器调用所述可执行指令以实现如上述一个方面及其可选方式所述的同步头捕获方法。
本申请实施例提供的技术方案可以至少包含如下有益效果:
通过对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;对当前信号样组进行变换处理,以将当前信号样组从时域变换至频域,得到当前信号样组对应的第一频谱序列;根据第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据频谱能量序列及通带带宽范围对第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;根据第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;根据相关能量序列及第一频谱序列进行同步头捕获,得到当前信号样组的捕获结果。本申请中在第一通信信号存在干扰信号的情况下,通过将当前信号样组从时域变换到频域,进行干扰抑制处理,并利用得到的第二频谱序列计算相关能量序列,再根据第一频谱序列进行同步头捕获,实现了干扰抑制处理和同步头捕获的融合,能够提高同步头捕获的准确性,且降低了同步头捕获的时间延迟,提高了同步头捕获的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一示例性实施例示出的一种无线通信环境的场景架构示意图;
图2是本申请一示例性实施例提供的一种同步头捕获方法的方法流程图;
图3是本申请一示例性实施例涉及的一种第一通信信号的分组示意图;
图4是本申请一示例性实施例提供的一种同步头捕获方法的方法流程图;
图5是本申请一示例性实施例提供的一种同步头捕获方法的方法流程图;
图6是本申请一示例性实施例涉及的一种对加窗后的当前信号样组进行干扰抑制前后的频谱幅度示意图;
图7是本申请一示例性实施例涉及的一种相关能量序列的示意图;
图8是本申请一示例性实施例涉及的一种相关能量与信号平均能量的比值序列的示意图;
图9是本申请一示例性实施例提供的一种同步头捕获装置的结构框图;
图10是根据一示例性实施例示出的一种无线通信设备的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同的对象,而不是用于描述特定顺序。本申请实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请提供的方案,可以用于在日常生活中不同的通信设备之间进行信号传输的场景中,为了便于理解,下面首先对本申请实施例涉及的一些名词和应用架构进行简单介绍。
跳频通信技术是利用伪随机序列控制载波频率在一个较宽频带上随机跳变的一种特殊的扩频通信方法。跳频系统工作载波频率是随着时间跳变的,在每个频点上的驻留时间与跳频速率有关,跳频速率越高,跳驻留时间越短。根据承载信息和实现功能的不同,跳频系统中的“跳”可分为同步跳和数据跳两类。同步跳由同步头和信令符号构成,同步头用于时间同步,信令符号用于信令传输功能。数据跳用于数据传输功能。
同步头捕获是指在接收的信号中寻找到信号起点。
窄带干扰是相对有用信号的带宽而言,窄带干扰是指带宽相对较窄和频谱能量相对较强的干扰,窄带干扰在频域上可表现为单个,多个离散干扰频点,或表现为一个连续的干扰频带。常见的几类窄带干扰模型包括单音干扰,多音干扰和部分子带干扰。
请参考图1,其示出了本申请一示例性实施例示出的一种无线通信环境的场景架构示意图,如图1所示,该无线通信环境可以包括:若干个终端110和基站120。
终端110是可以利用无线接入技术传输数据的无线通信设备。比如,终端110可以支持蜂窝移动通信技术,比如,可以支持第四代移动通信技术(the 4th generationmobile communication,4G)技术以及5G技术。或者,终端110也可以支持5G技术的更下一代移动通信技术。
例如,终端110可以是车载设备,比如,可以是具有无线通信功能的行车电脑,或者是外接行车电脑的无线通信设备。
或者,终端110也可以是路边设备,比如,可以是具有无线通信功能的路灯、信号灯或者其它路边设备。
或者,终端110也可以是用户终端设备,如移动电话(或称为“蜂窝”电话)和具有移动终端的计算机,例如,可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置。例如,站(Station,STA)、订户单元(subscriber unit)、订户站(subscriber station),移动站(mobile station)、移动台(mobile)、远程站(remote station)、接入点、远程终端(remote terminal)、接入终端(access terminal)、用户装置(user terminal)、用户代理(user agent)、用户设备(user device)、或用户终端(user equipment,UE)。具体比如,终端110可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器等移动终端,或者,可以是智能眼镜、智能手表或者智能手环等智能可穿戴设备。
可选的,终端110是支持半双工技术的无线通信设备。
可选的,若干个终端110之间支持通过直连通信方式、跳频通信方式等方式进行无线通信。
基站120可以是无线通信系统中的网络侧设备。其中,该无线通信系统可以是第四代移动通信技术系统,又称长期演进LTE(Long Term Evolution)系统;或者,该无线通信系统也可以是5G系统,又称新空口NR(New Radio)系统。或者,该无线通信系统也可以是5G系统的再下一代系统。
其中,基站120可以是4G系统中采用的演进型基站(eNB)。或者,基站120也可以是5G系统中采用集中分布式架构的基站(gNB)。当基站120采用集中分布式架构时,通常包括集中单元(central unit,CU)和至少两个分布单元(distributed unit,DU)。集中单元中设置有分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol,PDCP)层、无线链路层控制协议(Radio Link Control,RLC)层、媒体访问控制(Media Access Control,MAC)层的协议栈;分布单元中设置有物理(Physical,PHY)层协议栈,本申请实施例对基站120的具体实现方式不加以限定。
基站120和终端110之间可以通过无线空口建立无线连接。在不同的实施方式中,该无线空口是基于第四代移动通信网络技术(4G)标准的无线空口;或者,该无线空口是基于第五代移动通信网络技术(5G)标准的无线空口,比如该无线空口是新空口;或者,该无线空口也可以是基于5G的更下一代移动通信网络技术标准的无线空口。
可选的,上述无线通信系统还可以包含网络管理设备130。
若干个基站120分别与网络管理设备130相连。其中,网络管理设备130可以是无线通信系统中的核心网设备,比如,该网络管理设备130可以是演进的数据分组核心网(Evolved Packet Core,EPC)中的移动性管理实体(Mobility Management Entity,MME)。或者,该网络管理设备也可以是其它的核心网设备,比如服务网关(Serving GateWay,SGW)、公用数据网网关(Public Data Network GateWay,PGW)、策略与计费规则功能单元(Policy and Charging Rules Function,PCRF)或者归属签约用户服务器(HomeSubscriber Server,HSS)等。对于网络管理设备130的实现形态,本申请实施例不做限定。
在图1所示的无线通信场景中,不同通信设备之间同时进行通信是非常普遍的。比如,在V2x中,支持车载设备和车载设备(vehicle to vehicle,V2V)之间,车载设备和路边设备(vehicle to Infrastructure,V2I)之间,以及车载设备和手持设备(vehicle topedestrian,V2P)之间的通信等。在随机接入过程中,支持终端与基站之间的通信。
其中,不同通信设备之间,同步头捕获是收发双方建立通信的第一步,为了对信号进行后续的均衡、解调等工作,接收机首先要做的就是确定有用信息在低频信号中的起始位置(也称作同步估计),而后才能针对信号进行后续处理,在恶劣的通信环境以及收发双方存在频偏的情况下,同步头捕获也变得越来越困难。
例如,在通信设备按照跳频通信方式进行通信的过程中,为了实现同步头的快速捕获,利用本地预存同步头序列与接收到的信号依次进行相关值能量计算,判定相关值能量与信号的信号平均能量之间的比值是否达到预设的捕获门限,如果该比值超过捕获门限,说明同步头捕获成功,进行后续信令接收处理,否则继续下一个符号的比值计算。但是在跳频通信过程中,信号往往会存在不可避免的窄带干扰,会降低同步头捕获成功的概率。例如,如果信号在带宽内存在窄带干扰,不仅要提高接收到的信号的信号平均能量,还要同时降低同步头的相关能量值,导致计算的相关能量值与信号平均能量比值较低,使得在该方案中即使在较高信噪比的条件下,在理想同步头位置也会由于比值达不到预设的捕获门限而导致漏检,所以,在进行同步头捕获过程中,一定要进行抗窄带干扰的处理,消除窄带干扰对同步头捕获的影响。
目前,常用抗窄带干扰的技术包括时域自适应滤波干扰消除技术和频域干扰抑制技术。其中,时域自适应滤波干扰消除技术为了抑制干扰,需要较大的滤波器阶数,自适应算法计算量大,难以根据干扰个数自动配置滤波参数,不适应于运算时间严苛的跳频通信系统。而频域干扰抑制技术将信号从时域变换到频域,利用窄带干扰信号和有用信号在频谱能量分布上的差异对干扰位置进行识别,对识别得到的干扰频点进行处理即可抑制干扰影响,然后将干扰抑制后的信号变换到时域,在运算复杂性和干扰抑制能力上均优于时域处理方式,适用于跳频通信系统下的抗窄带干扰处理。
在同步头捕获过程中,为了获得较好的同步性能,通常在4-8倍基带符号率下进行匹配滤波,并将匹配后的信号流串转化为多路样点序列,对每路样点均进行相关能量值计算,并选择相关能量值最大的样点最为最佳样点位置,从而得到1/8~1/4符号的同步精度。传统跳频通信系统下抗窄带干扰同步头捕获过程中,为了在窄带干扰下依然保持足够的同步精度,对匹配后的多路样点进行并行处理,首先经过窄带干扰抑制处理,然后在时域对干扰抑制处理后的信号进行同步头的相关能量值以及信号平均能量的计算,从而进行同步头捕获,由于抗窄带干扰抑制处理和同步头捕获是分开进行的,扩大了同步头捕获的时间延迟,降低了同步头捕获的效率。
为了在跳频通信系统存在窄带干扰的场景下,提高同步头捕获的效率,本申请提供了一种同步头捕获方法,可以基于存在窄带干扰的情况下,在对接收到的信号进行干扰抑制处理后,对干扰抑制处理后的信号进行相关能量值计算,并结合信号在频域下的频谱序列进行同步头捕获,可以简化同步头获取过程,降低同步头获取的时间延迟。
请参考图2,其示出了本申请一示例性实施例提供的一种同步头捕获方法的方法流程图。该方法可应用于图1所示的无线通信场景中,由图1所示场景中的无线通信设备执行,如图2所示,该方法可以包括如下几个步骤:
步骤201,对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组。
其中,各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数,。
可选的,第一通信信号是无线通信设备采用跳频通信方式中传输的一种跳频信号。
可选的,无线通信设备按照每组Nt个样点对第一通信信号进行连续分组,相邻的分组之间存在有N个重叠样点。可选的,Nt和N均可以由开发人员或者运维人员预先在无线通信设备中提前设置。请参考图3,其示出了本申请一示例性实施例涉及的一种第一通信信号的分组示意图。如图3所示,其中包含了第一通信信号300,第一信号样组301,第二信号样组302,第三信号样组303。其中,各个相邻的信号样组之间包含N个重叠样点。
步骤202,对当前信号样组进行变换处理,以将当前信号样组从时域变换至频域,得到当前信号样组对应的第一频谱序列。
可选的,无线通信设备可以对分组之后的各个信号样组按照分组顺序进行变换处理,从第一个信号样组开始,对第一个信号样组进行变换处理,使得第一个信号样组从时域变换到频域,得到了第一个信号样组对应的第一频谱序列。那么,第一个信号样组就是当前信号样组。比如,无线通信设备对第一个信号样组进行快速傅氏变换(Fast FourierTransformation,FFT)处理,从而将第一个信号样组从时域变换到频域,得到第一个信号样组对应的第一频谱序列{F(k)},其中,k表示第一个信号样组中的各个样点,F(k)表示各个样点对应的每个频谱序列。
步骤203,根据第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据频谱能量序列及通带带宽范围对第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列。
可选的,无线通信设备通过对第一频谱序列进行平方,计算得到频谱能量序列,并基于频谱能量序列以及通带带宽范围对第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列。即,得到上述第一频谱序列{F(k)}之后,通过计算第一频谱序列{F(k)}的平方,获取到当前信号样组对应的频谱能量序列。无线通信设备根据频谱能量序列以及通带带宽范围,对第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列{Fd(k)},其中,Fd(k)表示进行干扰抑制处理后的各个样点对应的每个频谱序列。
可选的,干扰抑制处理可以分为干扰识别和抑制处理。干扰识别可以是对第一频谱序列对应的频谱能量进行识别,如果第一频谱序列在通带带宽范围内,该第一频谱序列对应的频谱能量高于干扰门限值,说明该第一频谱序列是属于干扰信号的,需要对干扰信号进行抑制处理。抑制处理可以是赋值处理,比如,在干扰识别之后,识别出某个频谱序列是属于干扰信号的,对该频谱序列对应的频谱能量重新赋值(比如对该频谱序列重新赋予一个更低的频谱能量),达到抑制的效果。
步骤204,根据第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列。
可选的,无线通信设备利用对第一频谱序列{F(k)}进行干扰抑制处理后得到的第二频谱序列{Fd(k)}以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列。其中,同步头频谱序列可以由开发人员或者运维人员预先在无线通信设备中提前设置。
可选的,在无线通信设备中预存的同步头序列是{P(k)},预存的同步头序列的长度与信号样组中的样点数量相同。
步骤205,根据相关能量序列及第一频谱序列进行同步头捕获,得到当前信号样组的捕获结果。
可选的,无线通信设备根据相关能量序列以及第一频谱序列进行同步头捕获,从而得到当前信号样组的捕获结果。可选的,捕获结果可以通过二进制数字表示,比如,1表示捕获成功,0表示捕获失败。如果捕获结果指示同步头捕获成功,可以继续进行后续对信号的均衡、解调等步骤,如果同步头捕获失败,按照上述连续的各个信号样组的顺序,获取当前信号样组的下一个信号样组,并重新执行上述步骤,直至同步头捕获成功。
综上所述,通过对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;对当前信号样组进行变换处理,以将当前信号样组从时域变换至频域,得到当前信号样组对应的第一频谱序列;根据第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据频谱能量序列及通带带宽范围对第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;根据第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;根据相关能量序列及第一频谱序列进行同步头捕获,得到当前信号样组的捕获结果。本申请中在第一通信信号存在干扰信号的情况下,通过将当前信号样组从时域变换到频域,进行干扰抑制处理,并利用得到的第二频谱序列计算相关能量序列,再根据第一频谱序列进行同步头捕获,实现了干扰抑制处理和同步头捕获的融合,能够提高同步头捕获的准确性,且降低了同步头捕获的时间延迟,提高了同步头捕获的效率。
在一种可能实现的方式中,无线通信设备在对当前信号样组进行变换处理之前,根据预期干信比,确定目标窗函数;通过该目标窗函数对当前信号样组进行加窗处理,降低第一通信信号的失真,提高同步头捕获的准确性。
请参考图4,其示出了本申请实施例提供的一种同步头捕获方法的方法流程图。该方法可应用于图1所示的无线通信场景中,由图1所示场景中的无线通信设备执行,如图4所示,该方法可以包括如下几个步骤:
步骤401,对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组。
其中,各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数。
可选的,第一通信信号是无线通信设备采用跳频通信方式中传输的一种跳频信号,第一通信信号可以是被无线通信设备的发射方经过匹配滤波后发送给接收方的,接收方接收到该第一通信信号,按照每组Nt个样点对第一通信信号进行连续分组,相邻的分组之间存在有N个重叠样点。可选的,Nt和N均可以由开发人员或者运维人员预先在无线通信设备中提前设置。比如,无线通信设备在接收到第一通信信号之后,按照连续样点方式将第一通信信号按照每组Nt个样点进行连续分组,该连续样点方式的采样率为基带符号符号率的Ns倍,即经采样之后,每个基带符号包含Ns个连续样点,每个信号样组包含Nt个采样点,每个信号样组包含M=Nt/Ns个基带符号。其采样结果可以如上述图3所示的结果,此处不再举例赘述。
步骤402,根据预期干信比,确定目标窗函数。
其中,预期干信比是指第一通信信号中的窄带干扰信号强度/第一通信信号强度,本申请中,基于第一通信信号对应有预期干信比,在通信传输过程中,期望第一通信信号的干信比不高于预期干信比。可选的,无线通信设备可以根据预期干信比,选择对应的目标窗函数。比如,预期干信比是40分贝(dB),当预期干信比低于40dB时,采用时域中间无失真的Tukey窗函数,当预期干信比高于40dB时,采用采用Chebyshev窗函数,hanning窗函数,Kaiser窗函数等具备更高频域抑制能力的窗函数。
步骤403,将当前信号样组的各个样点与目标窗函数依次点乘,获取第一加窗样组。
可选的,无线通信设备可以对分组之后的各个信号样组按照分组顺序对各个信号样组开始执行本申请的后续步骤。即,从第一个信号样组开始(那么,第一个信号样组就是当前信号样组),对当前信号样组的各个样点进行加窗处理,将加窗后的结果输出,得到第一加窗样组。比如,无线通信设备将当前信号样组的各个样点与目标窗函数依次点乘,得到第一加窗样组。
可选的,目标窗函数的长度为Nt。上述步骤402中,如果目标窗函数的长度少于Nt,本方案也可以进行窗函数补充,将窗函数的长度补充至Nt,如果目标窗函数的长度大于Nt,本方案也可以将窗函数中多余的内容删除,将窗函数的长度截取至Nt。在一种可能实现的方式中,本方案也可以采用预先设置目标窗函数的方式,即,对于当前信号样组,均采用统一预设的长度为Nt的目标窗函数,省略上述步骤402。
步骤404,对第一加窗样组进行FFT变换处理,以将当前信号样组从时域变换至频域,得到当前信号样组对应的第一频谱序列。
在对当前信号样组进行加窗处理之后,对第一加窗样组进行FFT变换处理,以将当前信号样组从时域变换到频域,得到当前信号样组对应的第一频谱序列{F(k)},其中,k表示第一个信号样组中的各个样点,F(k)表示各个样点对应的每个频谱序列。
步骤405,根据第一频谱序列,确定频谱能量序列。
可选的,无线通信设备通过对第一频谱序列进行平方得到频谱能量序列。
步骤406,根据频谱能量序列及通带带宽范围,计算干扰门限值。
可选的,无线通信设备通过频谱能量序列以及通带带宽范围,计算干扰门限值。该干扰门限值用于对第一频谱序列中的各个样点进行判定,对于属于干扰的样点,将该样点对应的频谱值进行抑制。
可选的,无线通信设备可以对频谱能量序列中处于通带带宽范围内的各个样点对应的频谱能量按照从小到大的顺序进行排序;计算排列在前M/2个样点对应的各个频谱能量的平均频谱能量,M是当前信号样组包含的基带符号数;根据平均频谱能量与第一预设倍数,计算干扰门限值。
其中,对于通带带宽范围内
Figure BDA0003263608820000111
的频谱能量,按照从小到大的顺序进行排序,将前M/2个样点对应的各个频谱能量进行求平均,将该平均值作为被干扰信号(第一通信信号中的有用信号)的平均频谱能量,将该平均频谱能量与第一预设倍数相乘,得到干扰门限值。其中,第一预设倍数也可以由开发人员或者运维人员预先在无线通信设备中提前设置。
比如,第一预设倍数是32倍,无线通信设备将前M/2个样点对应的各个频谱能量进行求和之后,得到的各个频谱能量之和为J,对J除以(M/2)求平均值,然后对该平均值乘以32,将最终得到的结果作为干扰门限值。
步骤407,根据干扰门限值,对第一频谱序列进行干扰抑制处理,获取第二频谱序列。
无线通信设备在获取到干扰门限值之后,利用干扰门限值对第一频谱序列进行干扰抑制处理,进而得到第二频谱序列。可选的,无线通信设备可以先确定第一频谱序列中的各个样点所处的频带范围;检测处于各个频带范围内的各个样点是否符合各个频带范围对应的预设条件;对符合预设条件的样点的频谱值进行赋值处理,得到第二频谱序列。
可选的,上述频带范围包括:频谱能量序列的通带带宽范围,频谱能量序列的滚降过渡带带宽范围以及频谱能量序列的阻带带宽范围;通带带宽范围对应的预设条件为样点的频谱能量高于干扰门限值;滚降过渡带带宽范围对应的预设条件为样点的频谱能量高于0.25倍的干扰门限值;阻带带宽范围对应的预设条件为样点处于阻带带宽范围内。
可选的,频谱能量序列的通带带宽范围如公式一所示:
公式一:
Figure BDA0003263608820000121
频谱能量序列的滚降过渡带带宽范围如公式二所示:
公式二:
Figure BDA0003263608820000122
其中,R是滚降过渡带长度参数。
频谱能量序列的阻带带宽范围如公式三所示:
公式三:
Figure BDA0003263608820000123
可选的,无线通信设备得到干扰门限值之后,可以先确定第一频谱序列中的各个样点所处的频带范围,按照第一频谱序列中各个样点对应的k所处的范围,确定各个样点是否处于哪个频带范围内。比如,第一样点对应的k满足上述公式一,那么说明该第一样点处于通带带宽范围内。
无线通信设备对处于各个频带范围内的各个频谱值进行抑制处理。其中,无线通信设备通过各个频带范围各自对应的预设条件,判断样点是否满足该条件,对于满足该条件的样点的频谱值进行抑制处理。在一种可能实现的方式中,上述各个预设条件可以由开发人员或者运维人员预先在无线通信设备中提前设置。即,对处于通带带宽范围的各个样点来说,无线通信设备检测处于通带带宽范围内的各个样点的频谱能量是否高于干扰门限值,将频谱能量高于干扰门限值(即满足通带带宽范围对应的预设条件)的各个样点的频谱值直接赋0处理。无线通信设备检测处于滚降过渡带带宽范围内的各个样点的频谱能量是否高于0.25倍的干扰门限值,将高于0.25倍的干扰门限值(即满足滚降过渡带带宽范围对应的预设条件)的各个样点的频谱值直接赋0处理。无线通信设备将处于阻带带宽范围内(即满足阻带带宽范围对应的预设条件)的各个样点的频谱值直接赋0处理。最终得到第二频谱序列。
在一种可能实现的方式中,无线通信设备还可以获取第一频谱序列中的各个孤立样点,孤立样点的相邻两个样点符合各自所处频带范围对应的预设条件,且孤立样点不符合自身所处频带范围对应的预设条件;对各个孤立样点的频谱值进行赋0处理。
可选的,无线通信设备可以基于上述对第一频谱序列中各个样点各自的频带范围以及频带范围对应的预设条件,判断各个样点中是否还存在孤立样点,该孤立样点相邻的两个样点都符合各自所处频带范围对应的预设条件,但是该孤立样点自身不符合所处频带范围对应的预设条件。比如,对于第一频谱序列中样点一来说,其相邻样点分别是样点二和样点三,样点一、样点二和样点三都处于通带带宽范围内,当样点二和样点三各自的频谱能量也分别高于干扰门限值,但样点一的频谱能量低于干扰门限值(即,不符合自身所处频带范围对应的预设条件,)未高于干扰门限值,那么,样点一就是一个孤立样点。无线通信设备通过该方式检测各个孤立样点,对各个孤立样点的频谱值均执行赋0处理。
步骤408,将第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列进行共轭点乘,得到共轭序列。
可选的,预存的同步头频谱序列是将预设长度的同步头进行M长度的FFT变化后,按照第二预设倍数进行复制并拼接得到的序列,M是当前信号样组包含的基带符号数。即,同步头频谱序列可以在无线通信设备中预存,在第一通信信号设计过程中,通过对预设长度的同步头进行M长度的FFT变化,按照第二预设倍数进行复制并拼接得到新的同步头频谱序列,将该新的同步头频谱序列预存在无线通信设备中。其中,预设长度和第二预设倍数也是由开发人员或者运维人员在设计第一通信信号时预先设定。比如,预设长度是K,第二预设倍数是Ns倍,通过对长度为K的同步头进行M长度的FFT变换,将经过FFT变换的序列再进行Ns倍的复制并拼接,得到新的同步头频谱序列,该新的同步头频谱序列就是本步骤中需要预存的同步头序列。
可选的,无线通信设备在对第一频谱序列进行干扰抑制处理后得到第二频谱序列,将第二频谱序列与预存的同步头频谱序列进行共轭点乘,得到一个共轭序列。比如,第二频谱序列是{Fd(k)},预存的同步头频谱序列是{P(k)},将两者之间进行共轭点乘,可以得到共轭序列{d(k)=Fd(k).*conj(P(k))}。
步骤409,将共轭序列进行IFFT变换,以将当前信号样组从频域变换至时域,得到第三频谱序列。
可选的,无线通信设备通过对共轭序列进行反快速傅氏变换(Inverse FastFourier Transformation,IFFT),以将当前信号样组从频域变换至时域,得到第三频谱序列。比如,上述得到的共轭序列{d(k)},对{d(k)}进行IFFT变换,得到第三频谱序列。
步骤410,根据第三频谱序列,计算相关能量序列。
可选的,无线通信设备从第三频谱序列中,连续获取目标数量个样点的频谱能量,目标数量等于当前信号样组包含的样点数量减去重叠样点数量;对目标数量个样点的频谱能量进行平方运算,得到相关能量序列。即,如果上述每组信号样组包含的样点数量是Nt,相邻两个信号样组之间的重叠样点数量是N,通过从第三频谱序列中获取(Nt-N)个连续样点的频谱能量,并对(Nt-N)个连续样点对应的频谱能量进行平方运算,得到当前信号样组的相关能量序列。
可选的,无线通信设备从第三频谱序列中,选择目标数量个连续样点的起始样点可以预先由开发人员设定,比如,从第三频谱序列中的序列号为0的第一个序列开始抽取,连续抽取(Nt-N)个,计算(Nt-N)个连续样点的频谱能量的平方,得到当前信号样组的相关能量序列。
步骤411,根据相关能量序列及第一频谱序列进行同步头捕获,得到当前信号样组的捕获结果。
可选的,无线通信设备计算出上述第一频谱序列之后,在计算相关能量序列的同时,还可以利用第一频谱序列,获取第一频谱序列的信号平均能量,检测相关能量序列与信号平均能量的比值是否超过预设捕获门限,判断同步头捕获是否成功。
在一种可能实现的方式中,无线通信设备根据第一频谱序列,获取第一频谱序列的信号平均能量;计算相关能量序列中的最大相关能量值与信号平均能量的第一比值;当第一比值大于预设捕获门限时,将最大相关能量值对应的样点位置作为同步基准位置进行信号同步;当第一比值不大于预设捕获门限时,则将下一信号样组作为新的当前信号样本,并执行对当前信号样组进行变换处理的步骤。
可选的,无线通信设备根据第一频谱序列,获取第一频谱序列的信号平均能量可以如下:根据第一频谱序列,获取第一频谱序列的总能量;根据总能量与第三预设倍数,获取当前信号样组在时域下的信号平均能量。在本方案中,无线通信设备在得到第一频谱序列之后,利用FFT变换的性质(时域的总能量等于频域的平均能量),计算第一频谱序列的信号平均能量。因此,根据第一频谱序列,在频域下获取第一频谱序列的总能量,将频域的总能量缩小第三预设倍数,得到当前信号样组在时域下的信号平均能量,其中,该第三预设倍数是当前信号样组的样点数量。
比如,按照上述每个信号样组的样点数量是Nt举例,在计算当前信号样组在时域下的信号平均能量时,通过将第一频谱序列中各个样点对应的频谱能量进行求和,获取第一频谱序列的总能量,对总能量除以Nt,获取到当前信号样组等价在时域下的信号平均能量。
可选的,无线通信设备还通过搜索相关能量序列中的频谱能量的最大值(即最大相关能量),计算相关能量序列中的最大相关能量值与信号平均能量的第一比值,当第一比值大于预设捕获门限时,说明同步头捕获成功,将最大相关能量值对应的样点位置作为同步基准位置进行信号同步;当第一比值不大于预设捕获门限时,说明同步头捕获失败,则将下一信号样组作为新的当前信号样本,并执行对当前信号样组进行变换处理的步骤。
综上所述,通过对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;对当前信号样组进行变换处理,以将当前信号样组从时域变换至频域,得到当前信号样组对应的第一频谱序列;根据第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据频谱能量序列及通带带宽范围对第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;根据第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;根据相关能量序列及第一频谱序列进行同步头捕获,得到当前信号样组的捕获结果。本申请中在第一通信信号存在干扰信号的情况下,通过将当前信号样组从时域变换到频域,进行干扰抑制处理,并利用得到的第二频谱序列计算相关能量序列,再根据第一频谱序列进行同步头捕获,实现了干扰抑制处理和同步头捕获的融合,能够提高同步头捕获的准确性,且降低了同步头捕获的时间延迟,提高了同步头捕获的效率。
另外,本申请中,通过预期干信比确定不同类型的窗函数,可以在降低信号失真和提高干扰频谱泄露抑制能力之间达到平衡,增加同步头捕获过程的适应性和准确性。
另外,本申请中,计算干扰门限值时,不需要按照传统抗窄带干扰技术利用整个频域内频谱能量进行干扰门限值计算,而选择各个频率范围内目标数量个的频谱能量进行干扰门限值计算,降低了计算复杂度。
另外,本申请中还将频带范围分为三个部分(通带带宽范围,滚降过渡带带宽范围以及阻带带宽范围),根据频带范围对应的预设条件进行针对性的干扰识别和抑制处理,使得无线通信设备的对干扰点的识别和抑制的效率更高。而且,本申请增加了对孤立干扰点的识别处理实现方式,可有效消除残留孤立干扰点对性能的影响,提高同步头捕获的准确性。
另外,本申请中采在频域实现同步头捕获过程中等价计算信号平均能量的方式,通过将干扰抑制后频谱序列与同步头频谱序列进行共轭点乘,经过IFFT变换,时域输出即为干扰抑制后时域序列与同步头的循环相关序列,经过FFT变换性质计算时域下信号平均能量,简化了同步头捕获过程,提高了同步头的捕获效率。
在一种可能实现的方式中,以预设参数如下:同步头长度K=64;每个基带符号包含连续样点数Ns=4;每个分组样点长度为Nt=1024;相邻分组重叠样点数Vp=512;每个分组包含的基带符号数M=256;滚降过渡带长度参数R=90。对上述图2和图4所示的方案进行举例介绍,本实施例中未涉及的方案细节可以参照上述图4所示实施例中的描述。
请参考图5,其示出了本申请一示例性实施例提供的一种同步头捕获方法的方法流程图。该方法可应用于图1所示的无线通信场景中,由图1所示场景中的无线通信设备执行,如图5所示,该方法可以包括如下几个步骤:
步骤501,对接收的匹配滤波后信号进行连续分组,每组Nt个连续样点,相邻分组信号之间有Vp个样点的重叠。
其中,接收的第一通信信号为经过匹配滤波后的加有窄带干扰的同步跳信号,信号持续时间为1ms,匹配滤波器滚降系数为0.35,基带符号率为480k,样点采样率为1920k,混入噪声使得匹配滤波后信号的信噪比0dB,加入的窄带干扰配置为带宽为120kHz,预期干信比为30dB的部分子带干扰,可选的,序号从0开始,长度为64的同步头序列起始位置位于第160个符号,对应样点位置为640。无线通信设备按照上述参数对第一通信信号进行重叠分组,取前896个样点,头部添加128个0构成第0组1024个样点;第1组样点序号为[384,1407],第2组样点序号为[896,1919];由于同步头位于第1组样点中,后续以第1组样点的处理来举例说明。
步骤502,对当前信号样组进行加窗处理。
可选的,通过上述预期干信比为30dB,确定目标窗函数为0.25的Tukey窗函数,利用该窗函数对当前信号样组进行加窗处理。
步骤503,通过对加窗处理后的当前信号样组进行FFT变换,计算频谱能量序列。
步骤504,根据频谱能量序列计算干扰门限值。
可选的,无线通信设备从频谱能量序列中抽选[0,127]和[896,1023]范围内256个频谱能量进行排序,选用前128个频谱能量求平均,然后对平均值进行预设的32倍放大得到干扰门限值。
步骤505,根据干扰门限值,进行干扰识别和抑制处理、孤立样点处理,得到干扰抑制后的频谱序列。
请参考图6,其示出了本申请一示例性实施例涉及的一种对加窗后的当前信号样组进行干扰抑制前后的频谱幅度示意图。如图6所示,其中包含了对加窗后的当前信号样组进行干扰抑制前的频谱幅度601以及对加窗后的当前信号样组进行干扰抑制后的频谱幅度602。
步骤506,根据干扰抑制后的频谱序列与预设的同步头频谱序列进行共轭点乘,得到共轭序列。
步骤507,将共轭序列进行IFFT变换,连续抽取(Nt-Vp)个频谱能量计算相关能量序列,并基于加窗处理后的当前信号样组计算信号平均能量。
可选的,无线通信设备从共轭序列中提取[128,767]范围内512个输出,并进行进行平方运算得到的相关能量序列。无线通信设备基于加窗处理后的当前信号样组,根据FFT变换的性质,计算加窗处理后的当前信号样组在频域下的总能量,将该总能量缩小Nt倍,得到当前信号样组在时域下的信号平均能量。
请参考图7,其示出了本申请一示例性实施例涉及的一种相关能量序列的示意图。如图7所示,其中包含了第1组样点对应的相关能量序列701。
步骤508,计算相关能量序列中最大相关能量与信号平均能量的比值。
步骤509,检测该比值是否大于预设捕获门限。
若大于,执行步骤510,否则将下一信号样组作为新的当前信号样本,并返回步骤502。
请参考图8,其示出了本申请一示例性实施例涉及的一种相关能量与信号平均能量的比值序列的示意图。如图8所示,其中包含了第1组样点对应的相关能量与信号平均能量的比值序列801,最大比值点802。当捕获门限是0.25时,可以看到,第1组的第128个样点位置下比值最大且超过捕获门限;考虑第0组的512个样点的延迟,所以在整个输出序列中的绝对样点位置为512+128=640,与真实的同步头起始位置相吻合。
步骤510,同步头捕获成功,将最大相关能量对应的样点位置作为同步基准位置进行信号同步。
综上所述,通过对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;对当前信号样组进行变换处理,以将当前信号样组从时域变换至频域,得到当前信号样组对应的第一频谱序列;根据第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据频谱能量序列及通带带宽范围对第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;根据第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;根据相关能量序列及第一频谱序列进行同步头捕获,得到当前信号样组的捕获结果。本申请中在第一通信信号存在干扰信号的情况下,通过将当前信号样组从时域变换到频域,进行干扰抑制处理,并利用得到的第二频谱序列计算相关能量序列,再根据第一频谱序列进行同步头捕获,实现了干扰抑制处理和同步头捕获的融合,能够提高同步头捕获的准确性,且降低了同步头捕获的时间延迟,提高了同步头捕获的效率。
下述为本申请装置实施例,可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节,请参照本申请方法实施例。
请参考图9,其示出了本申请一示例性实施例提供的一种同步头捕获装置的结构框图,该同步头捕获装置900可以应用于图1所示的无线通信场景中的无线通信设备,所述同步头捕获装置包括:
第一获取模块901,用于对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,所述各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;
第二变换模块902,用于对当前信号样组进行变换处理,以将所述当前信号样组从时域变换至频域,得到所述当前信号样组对应的第一频谱序列;
第二获取模块903,用于根据所述第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据所述频谱能量序列及通带带宽范围对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;
第一计算模块904,用于根据所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;
同步头捕获模块905,用于根据所述相关能量序列及所述第一频谱序列进行同步头捕获,得到所述当前信号样组的捕获结果。
综上所述,通过对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;对当前信号样组进行变换处理,以将当前信号样组从时域变换至频域,得到当前信号样组对应的第一频谱序列;根据第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据频谱能量序列及通带带宽范围对第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;根据第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;根据相关能量序列及第一频谱序列进行同步头捕获,得到当前信号样组的捕获结果。本申请中在第一通信信号存在干扰信号的情况下,通过将当前信号样组从时域变换到频域,进行干扰抑制处理,并利用得到的第二频谱序列计算相关能量序列,再根据第一频谱序列进行同步头捕获,实现了干扰抑制处理和同步头捕获的融合,能够提高同步头捕获的准确性,且降低了同步头捕获的时间延迟,提高了同步头捕获的效率。
可选的,所述第二获取模块903,包括:第一计算单元和第一获取单元;
所述第一计算单元,用于根据所述频谱能量序列及所述通带带宽范围,计算干扰门限值;
所述第一获取单元,用于根据所述干扰门限值,对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,获取第二频谱序列。
可选的,所述第一计算单元,用于
对所述频谱能量序列中处于通带带宽范围内的各个样点对应的频谱能量按照从小到大的顺序进行排序;
计算排列在前M/2个样点对应的各个频谱能量的平均频谱能量,M是所述当前信号样组包含的基带符号数;
根据所述平均频谱能量与第一预设倍数,计算所述干扰门限值。
可选的,所述第一获取单元,用于
确定所述第一频谱序列中的各个样点所处的频带范围;
检测处于所述各个频带范围内的各个样点是否符合所述各个频带范围对应的预设条件;
对符合所述预设条件的样点的频谱值进行赋值处理,得到所述第二频谱序列。
可选的,所述频带范围包括:所述频谱能量序列的通带带宽范围,所述频谱能量序列的滚降过渡带带宽范围以及所述频谱能量序列的阻带带宽范围;
所述通带带宽范围对应的预设条件为样点的频谱能量高于所述干扰门限值;
所述滚降过渡带带宽范围对应的预设条件为样点的频谱能量高于0.25倍的所述干扰门限值;
所述阻带带宽范围对应的预设条件为样点处于所述阻带带宽范围内。
可选的,所述装置还包括:
第三获取模块,用于在所述对符合所述预设条件的样点的频谱值进行赋值处理之后,获取所述第一频谱序列中的各个孤立样点,所述孤立样点的相邻两个样点符合各自所处频带范围对应的所述预设条件,且所述孤立样点不符合自身所处频带范围对应的预设条件;
处理模块,用于对各个所述孤立样点的频谱值进行赋0处理。
可选的,所述装置还包括:
第一确定模块,用于在所述第二变换模块902对当前信号样组进行变换处理之前,根据预期干信比,确定目标窗函数;
第四获取模块,用于将所述当前信号样组的各个样点与所述目标窗函数依次点乘,获取第一加窗样组;
所述第二变换模块902,还用于对所述第一加窗样组进行FFT变换处理。
可选的,所述第一计算模块904,包括:第二获取单元,第三获取单元和第二计算单元;
所述第二获取单元,用于将所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列进行共轭点乘,得到共轭序列;
所述第三获取单元,用于将所述共轭序列进行IFFT变换,以将所述当前信号样组从频域变换至时域,得到第三频谱序列;
所述第二计算单元,用于根据所述第三频谱序列,计算所述相关能量序列。
可选的,所述第二计算单元,用于
从所述第三频谱序列中,连续获取目标数量个样点的频谱能量,所述目标数量等于所述当前信号样组包含的样点数量减去重叠样点数量;
对所述目标数量个样点的频谱能量进行平方运算,得到所述相关能量序列。
可选的,预存的所述同步头频谱序列是将预设长度的同步头进行M长度的FFT变化后,按照第二预设倍数进行复制并拼接得到的序列,M是当前信号样组包含的基带符号数。
可选的,所述同步头捕获模块905,包括:第四获取单元,第三计算单元,同步单元和执行单元;
所述第四获取单元,用于根据所述第一频谱序列,获取所述第一频谱序列的信号平均能量;
所述第三计算单元,用于计算所述相关能量序列中的最大相关能量值与所述信号平均能量的第一比值;
所述同步单元,用于当所述第一比值大于预设捕获门限时,将所述最大相关能量值对应的样点位置作为同步基准位置进行信号同步;
所述执行单元,用于当所述第一比值不大于所述预设捕获门限时,则将下一信号样组作为新的当前信号样本,并执行所述对当前信号样组进行变换处理的步骤。
可选的,所述第四获取单元,用于
根据所述第一频谱序列,获取所述第一频谱序列的总能量;
根据所述总能量与第三预设倍数,获取所述当前信号样组在时域下的信号平均能量。
本申请实施例还公开了一种通信设备,其特征在于,所述通信设备包括:
处理器;
用于存储所述处理器的可执行指令的存储器;
其中,所述处理器被配置为:
对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,所述各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;
对当前信号样组进行变换处理,以将所述当前信号样组从时域变换至频域,得到所述当前信号样组对应的第一频谱序列;
根据所述第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据所述频谱能量序列及通带带宽范围对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;
根据所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;
根据所述相关能量序列及所述第一频谱序列进行同步头捕获,得到所述当前信号样组的捕获结果。
图10是根据一示例性实施例示出的一种无线通信设备的结构示意图。
所述无线通信设备1000包括发射器1001,接收器1002和处理器1003。其中,处理器1003也可以为控制器,图10中表示为“控制器/处理器1003”。可选的,所述无线通信设备1000还可以包括调制解调处理器1005,其中,调制解调处理器1005可以包括编码器1006、调制器1007、解码器1008和解调器1009。
在一个示例中,发射器1001调节(例如,模拟转换、滤波、放大和上变频等)该输出采样并生成上行链路信号,该上行链路信号经由天线发射给上述实施例中所述的基站。在下行链路上,天线接收上述实施例中基站发射的下行链路信号。接收器1002调节(例如,滤波、放大、下变频以及数字化等)从天线接收的信号并提供输入采样。在调制解调处理器1005中,编码器1006接收要在上行链路上发送的业务数据和信令消息,并对业务数据和信令消息进行处理(例如,格式化、编码和交织)。调制器1007进一步处理(例如,符号映射和调制)编码后的业务数据和信令消息并提供输出采样。解调器1009处理(例如,解调)该输入采样并提供符号估计。解码器1008处理(例如,解交织和解码)该符号估计并提供发送给无线通信设备1000的已解码的数据和信令消息。编码器1006、调制器1007、解调器1009和解码器1008可以由合成的调制解调处理器1005来实现。这些单元根据无线接入网采用的无线接入技术(例如,LTE及其他演进系统的接入技术)来进行处理。需要说明的是,当无线通信设备1000不包括调制解调处理器1005时,调制解调处理器1005的上述功能也可以由处理器1003完成。
处理器1003对无线通信设备1000的动作进行控制管理,用于执行上述本申请实施例中由无线通信设备1000进行的处理过程。例如,处理器1003还用于执行上述方法实施例中的无线通信设备侧的各个步骤,和/或本申请实施例所描述的技术方案的其它步骤。
进一步的,无线通信设备1000还可以包括存储器1004,存储器1004用于存储用于无线通信设备1000的程序代码和数据。
可以理解的是,图10仅仅示出了无线通信设备1000的简化设计。在实际应用中,无线通信设备1000可以包含任意数量的发射器,接收器,处理器,调制解调处理器,存储器等,而所有可以实现本申请实施例的无线通信设备都在本申请实施例的保护范围之内。
本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中包含可执行指令,通信设备中的处理器调用所述可执行指令以实现上述方法实施例中的同步头捕获方法。
应理解,说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此,在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外,这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于可选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
在本申请的各种实施例中,应理解,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
上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单元,即可位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各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。
上述集成的单元若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获取的存储器中。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者部分,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器中,包括若干请求用以使得一台计算机设备(可以为个人计算机、服务器或者网络设备等,具体可以是计算机设备中的处理器)执行本申请的各个实施例上述方法的部分或全部步骤。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存储器(Random Access Memory,RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory,PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory,OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory,CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
以上对本申请实施例公开的一种同步头捕获方法、装置、通信设备及存储介质进行了举例介绍,本文中应用了个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (15)

1.一种同步头捕获方法,其特征在于,所述方法包括:
对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,所述各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;
对当前信号样组进行变换处理,以将所述当前信号样组从时域变换至频域,得到所述当前信号样组对应的第一频谱序列;
根据所述第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据所述频谱能量序列及通带带宽范围对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;
根据所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;
根据所述相关能量序列及所述第一频谱序列进行同步头捕获,得到所述当前信号样组的捕获结果。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述频谱能量序列及通带带宽范围对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列,包括:
根据所述频谱能量序列及所述通带带宽范围,计算干扰门限值;
根据所述干扰门限值,对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,获取第二频谱序列。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述频谱能量序列及所述通带带宽范围,计算干扰门限值,包括;
对所述频谱能量序列中处于通带带宽范围内的各个样点对应的频谱能量按照从小到大的顺序进行排序;
计算排列在前M/2个样点对应的各个频谱能量的平均频谱能量,M是所述当前信号样组包含的基带符号数;
根据所述平均频谱能量与第一预设倍数,计算所述干扰门限值。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述干扰门限值,对所述频谱能量序列进行干扰抑制处理,获取第二频谱序列,包括:
确定所述第一频谱序列中的各个样点所处的频带范围;
检测处于所述各个频带范围内的各个样点是否符合所述各个频带范围对应的预设条件;
对符合所述预设条件的样点的频谱值进行赋值处理,得到所述第二频谱序列。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述频带范围包括:所述频谱能量序列的通带带宽范围,所述频谱能量序列的滚降过渡带带宽范围以及所述频谱能量序列的阻带带宽范围;
所述通带带宽范围对应的预设条件为样点的频谱能量高于所述干扰门限值;
所述滚降过渡带带宽范围对应的预设条件为样点的频谱能量高于0.25倍的所述干扰门限值;
所述阻带带宽范围对应的预设条件为样点处于所述阻带带宽范围内。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在所述对符合所述预设条件的样点的频谱值进行赋值处理之后,还包括:
获取所述第一频谱序列中的各个孤立样点,所述孤立样点的相邻两个样点符合各自所处频带范围对应的所述预设条件,且所述孤立样点不符合自身所处频带范围对应的预设条件;
对各个所述孤立样点的频谱值进行赋0处理。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述对当前信号样组进行变换处理之前,还包括:
根据预期干信比,确定目标窗函数;
将所述当前信号样组的各个样点与所述目标窗函数依次点乘,获取第一加窗样组;
所述对当前信号样组进行变换处理,包括:
对所述第一加窗样组进行FFT变换处理。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列,包括;
将所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列进行共轭点乘,得到共轭序列;
将所述共轭序列进行IFFT变换,以将所述当前信号样组从频域变换至时域,得到第三频谱序列;
根据所述第三频谱序列,计算所述相关能量序列。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述根据所述第三频谱序列,计算所述相关能量序列,包括:
从所述第三频谱序列中,连续获取目标数量个样点的频谱能量,所述目标数量等于所述当前信号样组包含的样点数量减去重叠样点数量;
对所述目标数量个样点的频谱能量进行平方运算,得到所述相关能量序列。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,预存的所述同步头频谱序列是将预设长度的同步头进行M长度的FFT变化后,按照第二预设倍数进行复制并拼接得到的序列,M是当前信号样组包含的基带符号数。
11.根据权利要求1至10任一所述的方法,其特征在于,所述根据所述相关能量序列及所述第一频谱序列进行同步头捕获,得到所述当前信号样组的捕获结果,包括:
根据所述第一频谱序列,获取所述第一频谱序列的信号平均能量;
计算所述相关能量序列中的最大相关能量值与所述信号平均能量的第一比值;
当所述第一比值大于预设捕获门限时,将所述最大相关能量值对应的样点位置作为同步基准位置进行信号同步;
当所述第一比值不大于所述预设捕获门限时,则将下一信号样组作为新的当前信号样本,并执行所述对当前信号样组进行变换处理的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一频谱序列,获取所述第一频谱序列的信号平均能量,包括:
根据所述第一频谱序列,获取所述第一频谱序列的总能量;
根据所述总能量与第三预设倍数,获取所述当前信号样组在时域下的信号平均能量。
13.一种同步头捕获装置,其特征在于,所述装置包括:
第一获取模块,用于对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,所述各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;
第二变换模块,用于对当前信号样组进行变换处理,以将所述当前信号样组从时域变换至频域,得到所述当前信号样组对应的第一频谱序列;
第二获取模块,用于根据所述第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据所述频谱能量序列及通带带宽范围对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;
第一计算模块,用于根据所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;
同步头捕获模块,用于根据所述相关能量序列及所述第一频谱序列进行同步头捕获,得到所述当前信号样组的捕获结果。
14.一种通信设备,其特征在于,所述通信设备包括:
处理器;
用于存储所述处理器的可执行指令的存储器;
其中,所述处理器被配置为:
对接收的第一通信信号进行连续分组,获取各个信号样组,所述各个信号样组包含的样点数量相同,且相邻信号样组之间的重叠样点数量至少为N,N为大于等于1的整数;
对当前信号样组进行变换处理,以将所述当前信号样组从时域变换至频域,得到所述当前信号样组对应的第一频谱序列;
根据所述第一频谱序列,确定频谱能量序列,并根据所述频谱能量序列及通带带宽范围对所述第一频谱序列进行干扰抑制处理,得到第二频谱序列;
根据所述第二频谱序列以及预存的同步头频谱序列,计算相关能量序列;
根据所述相关能量序列及所述第一频谱序列进行同步头捕获,得到所述当前信号样组的捕获结果。
15.一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包含可执行指令,通信设备中的处理器调用所述可执行指令以实现上述权利要求1至12任一所述同步头捕获方法。
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