CN1250022C

CN1250022C - 数据通信中的可靠帧同步方法

Info

Publication number: CN1250022C
Application number: CNB021280436A
Authority: CN
Inventors: 姜永广; 曾浩洋
Original assignee: CETC 30 Research Institute
Current assignee: CETC 30 Research Institute
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2022-12-16
Also published as: CN1509088A

Abstract

本数据通信中的可靠帧同步方法采用解调器输出正确分组的比特序列，通过帧同步判决模块来完成。同步码用7位巴克码构成。在发送端数据按照帧发送，每个数据帧的前面都插入帧同步码组和数据帧启动字经调制后发送上信道。在接收端进行串并转换，接收方每收到一个字节就出硬件送到帧同步判决模块中处理，帧同步判决模块受特定的数学模式控制。本方法使用硬件和软件相结合的方式，电路简单，同步可靠，程序量小，需要的资源相当少。在信噪比较低的情况下，具有较大容错能力，而且软件的修改升级都比较容易实现。对无线通信有十分积极的意义，能极大的提高移动数据通信的质量和保密性。

Description

数据通信中的可靠帧同步方法

技术领域

本发明涉及电通信技术，特别是无线电数据通信的技术，具体是移动数据通信的可靠帧同步方法。

背景技术

帧同步应用在各种类型的通信网络中，帧同步技术有多种，但大都是针对传输条件较好的情况下制定的。在传输条件比较好的情况下，帧同步的处理相对简单，接收方能够非常迅速的实现帧同步。但是在信道条件差的时候帧同步的可靠性难以得到保证。虽然主要组成的帧同步的建立考虑了一定的信道误码率，但如果要增大系统的容错能力，硬件实现上会变得非常复杂，占用信道非常多。特别是无线信道，由于无线通信容易受到干扰，信道误码率高，帧同步变得很困难，而有限的信道又不允许占用更多的资源。因此，设计一个针对无线通信，特别是数据通的占用资源少、可靠而高效的帧同步技术非常重要。而这样的帧同步方法难以从现有的技术中获得。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用硬件和软件结合来实现帧同步的切实可行的数据通信的帧同步方法。确保帧同步概率较高而漏同步概率和虚同步概率较低。

本发明的目的是这样实现的：一种数据通信中的可靠帧同步方法，采用解调器输出正确分组的比特序列，通过软件帧同步判决模块来完成。同步码采用7位巴克码构成，在发送端数据按照帧发送，每个数据帧的前面都插入帧同步码组和数据帧启动字，采用重复编码的方法，经调制后发送上信道；在接收端进行串并转换，串并变换后的数据进入帧同步判决模块，帧同步判决模块受特定的数学模式控制。帧同步判决模块是一个软件模块。接收端有一个与发送端相对应的码字B及其移位变形表，接收端按照大数判决法和查表法相结合的方法进行帧同步判决。所述7位帧同步码是选用一组有尖锐自相关函数特性的7位巴克码1110010构成，每组由m个巴克码重复编码组成，m为奇数，所述每个数据帧的前面都插入帧同步码组和启动字是指采用集中插入的方式，即按照同步码M、数据帧启动字U和数据的顺序排列。所述在接收端进行串并转换，串并变换后的数据进入帧同步判决模块是指接收方每收到一个字节就出硬件送到帧同步判决模块中处理，搜索帧同步。所述帧同步判决模块受特定的数学模式控制是指在与发端相对应的码字B及其变形表下，其帧同步判决模块算法可以描述如下：

(1).定义一个长度为n个字节的移位寄存器K。K可以看作一个m×8的矩阵，每一行由一个字节组成，每一列由m个字节的相同位组成，初始化移位寄存器全0。另外定一个数据接收寄存器R，该寄存器共8比特，初始值为0。

(2).每收到一个字节就按位从矩阵的第一行第一列起逐位放入K。

(3).计算矩阵每列的和Z_i，其中i＝1，2，3，4，5，6，7，8。

(4).收到m个字节后，每列的和Z_i来判断输出结果。如果Z_i≥(m+1)/2，其中i＝1，2，3，4，5，6，7，8该列输出为1否则输出为0。

(5).输出的Z₁Z₂Z₃Z₄Z₅Z₆Z₇Z₈构成一个序列A，如果序列A是表1中的任何一个序列则跳转到(7)；否则跳转到(6)。

(6).输出帧同步指示SYN＝1，清零K、i，根据查表1的结果在R中从左到右填入矩阵中第m行的低位j比特。取新输入的数据d的高

(8-j)比特补齐R，输出一个接收数据d，d剩余的比特从左到右填入R中。重复(7)直到收够1帧，重新开始新的帧同步搜索过程。

(7).K左移一个字节，等待下一个字节的输入，跳转到(4)

本发明具有以下有益效果和优点

1.该帧同步技术采用硬件和软件结合的方式，电路简单，程序量小，需要的资源相当少，切实可行。在信噪比较低的情况下，具有较大容错能力，而且软件的修改升级都比较容易实现。

2.帧同步可靠性高，根据计算和测试当信道误码率在10^-1的情况，帧同步概率在98％以上。

3.本发明特别对无线通信有十分积极的意义，能够极大的提高移动数据通信的质量。

附图说明

图1为收端帧同步判决模块电路示意图。

图2为发端帧同步示意图。

图3为寄存器K组成示意图。

图4为寄存器K的矩阵示意图。

图5为数据接收寄存器R

图6为构成输出数据的示意图。

图7为帧同步系统工作流程图。

具体实施方式

附图也即实施例。在本实施例中同步码选用一组有尖锐自相关函数特征的7位巴克码1110010构成，每组由m(m为奇数)个巴克码组成。采用集中插入的方式，每个数据帧的前面都插入帧同步码组。如图2所示，其中，M为同步码组，U为数据帧启动字。为了便于接收端处理，7位巴克码扩展为8位码字B，01110010，启动字为B的反码经调制后，发送上信道。在接收端进行串并转换，串并变换后的数据进入帧同步判决模块，帧同步判决模块是一个软件模块，采用大数判决的搜索帧同步，帧同步判决模块受特定算法描述的控制。接收端还存有一个与发送端相对应的8位码字B及其变形表。码字B及其移位变形表见表1。表1：

码形	左移位数j
码形	左移位数j	01110010	0
11100100	1	01110010	0
11100100	1	11001001	2
10010011	3	11001001	2
10010011	3	00100111	4
01001110	5	00100111	4
01001110	5	10011100	6
00111001	7	10011100	6

在接收端进行串并转换，串并变换后的数据进入帧同步判决模块。当接收方每收到一个字节就出硬件送到帧同步判决模块中处理，搜索帧同步，接收方帧同步算法描述如下：

(1).定义一个长度为m个字节的移位寄存器K。K可以看作一个m×8的矩阵，每一行由一个字节组成，每一列由m个字节的相同位组成。初始化移位寄存器全0。另外定一个数据接收寄存器R，该寄存器共8比特，初始值为0。即，

K＝[0]，R＝0参见图3、图4、图5。

(3).计算矩阵每列的和Z_i(i＝1，2，3，4，5，6，7，8)。

(4).收到m个字节后，计算每列的和Z_i来判断输出结果。如果Z_i≥(m+1)/2(其中i＝1，2，3，4，5，6，7，8)该列输出为1，否则输出为0。

(8-j)比特补齐R，输出一个接收数据。d剩余的比特从左到右填入R中。重复(7)直到收够1帧，重新开始新的帧同步搜索过程。参见图6。

(7).K左移一个字节，等待下一个字节的输入，跳转到(4)。收端帧同步判决模块电路示意图见图1。调制解调后得到的串行数据通过串行变换模块后转变成8比特的并行数据发送给微处理器，帧同步判决模块在微处理器之中，帧同步判决模块利用串行变换后的数据搜索帧同步。帧同步判决模块的工作流程参见图7。

本方法对提高无线通信质量有非常重要的意义。本方法应用在分组无线网中，效果良好。根据计算和测试当信道误码率在10^-1的情况，帧同步概率在98％以上。原来使用硬件来搜索帧同步，如果要提高其可靠性，必须要增加较多的硬件资源，而且硬件更改不如软件方便；使用本软件来实现帧同步，替换掉部分硬件电路，相对所占用的资源较少，而且在信噪比较低的情况下，具有较大的容错能力，可靠性更高，软件修改都比较容易实现。

Claims

1、一种数据通信中的可靠帧同步方法，其特征在于：采用解调器输出正确分组的比特序列，通过软件帧同步判决模块来完成，同步码采用7位巴克码构成，在发送端数据按照帧发送，每个数据帧的前面都插入帧同步码组和数据帧启动字，采用重复编码的方法，经调制后发送上信道；在接收端进行串并转换，串并变换后的数据进入帧同步判决模块，帧同步判决模块受特定的数学模式控制，接收端有一个与发射端相对应的码字B及其移位变形表，接收端按照大数判决法和查表法进行帧同步判决。

2、如权利要求1所述的可靠帧同步方法，其特征在于：所述7位帧同步码是选用一组有尖锐自相关函数特性的7位巴克码1110010构成，每组由m个巴克码重复编码组成，m为奇数，所述每个数据帧的前面都插入帧同步码组和启动字是指采用集中插入的方式，即按照同步码M、数据帧启动字U和数据的顺序排列。

3、如权利要求1所述的可靠帧同步技方法，其特征在于：所述在接收端进行串并转换，串并变换后的数据进入帧同步判决模块是指接收方每收到一个字节就出硬件送到帧同步判决模块中处理，搜索帧同步。

4、如权利要求1或3所述的可靠帧同步方法，其特征在于：帧同步判决模块受特定的数学模式控制是指收端在与发端码字B对应变形表下其算法描述为：

(1).定义一个长度为m个字节的移位寄存器K，K可以看作一个m×8的矩阵，每一行由一个字节组成，每一列由m个字节的相同位组成，初始化移位寄存器全0，另外定一个数据接收寄存器R，该寄存器共8比特，初始值为0；

(2).每收到一个字节就按位从矩阵的第一行第一列起逐位放入K；

(3).计算矩阵每列的和Z_i，其中i＝1，2，3，4，5，6，7，8；

(4).收到m个字节后，每列的和Z_i来判断输出结果，如果Z_i≥(m+1)/2，其中i＝1，2，3，4，5，6，7，8，该列输出为1否则输出为0，

(5).输出的Z₁Z₂Z₃Z₄Z₅Z₆Z₇ Z₈构成一个序列A，如果序列A是表1中的任何一个序列则跳转到(7)，否则跳转到(6)；

(6).输出帧同步指示SYN＝1，清零K、i，根据查表的结果在R中从左到右填入矩阵中第n行的低位j比特，取新输入的数据d的高(8-j)比特补齐R，输出一个接收数据d，d剩余的比特从左到右填入R中，重复(7)直到收够1帧，重新开始新的帧同步搜索过程；

(7).K左移一个字节，等待下一个字节的输入，跳转到(4)。