專利名稱：突發(fā)通信的幀同步信號(hào)設(shè)計(jì)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，如無(wú)線通信、移動(dòng)通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗等，特別涉及進(jìn)行突發(fā)通信的無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
很多通信系統(tǒng)都處于連續(xù)工作的狀態(tài)，此時(shí)一旦建立，信號(hào)就連續(xù)發(fā)生。這類系統(tǒng)對(duì)接收端捕獲信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間無(wú)嚴(yán)格要求，但在某些通信系統(tǒng)中，信號(hào)是間歇甚至突發(fā)發(fā)生。最典型的是多接入系統(tǒng)，單個(gè)用戶可以模型化為一定參數(shù)隨機(jī)到達(dá)、隨機(jī)長(zhǎng)度的突發(fā)源。這種用戶源信息特征顯然不同于傳統(tǒng)的連續(xù)恒穩(wěn)信源，它要求傳輸?shù)耐话l(fā)性，即當(dāng)且僅當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)的情況下才發(fā)起傳輸，并且在數(shù)據(jù)發(fā)送后停止傳輸，每次傳輸都有一個(gè)確定的時(shí)間。
突發(fā)模式的傳輸與接收技術(shù)與連續(xù)系統(tǒng)存在著很多不同之處 1.突發(fā)通信系統(tǒng)存在著信號(hào)捕獲、同步建立的過(guò)程，而且相對(duì)連續(xù)系統(tǒng)，信號(hào)捕獲和同步建立的時(shí)間要盡可能短，這樣才能提升系統(tǒng)的整體效率。
2.接收端收到的數(shù)據(jù)包其信號(hào)電平和噪聲統(tǒng)計(jì)特性都有可能不同，所以解調(diào)前的一個(gè)數(shù)據(jù)包所得到的同步信息不能為解調(diào)下一個(gè)數(shù)據(jù)包所利用。突發(fā)通信系統(tǒng)對(duì)每一個(gè)新接收到的數(shù)據(jù)包都要解調(diào)以獲得新的同步信息。
3.突發(fā)通信系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)包的同步是基于數(shù)據(jù)輔助的。在連續(xù)通信系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的鎖相環(huán)技術(shù)難以直接應(yīng)用于突發(fā)通信系統(tǒng)。
4.從突發(fā)模式傳輸技術(shù)應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)看，其難點(diǎn)突出地體現(xiàn)在對(duì)同步參數(shù)的快速捕獲上面。
本專利提出了一種新的同步信號(hào)設(shè)計(jì)，并對(duì)其相關(guān)特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析。隨后在借鑒巴克碼設(shè)計(jì)思路的基礎(chǔ)上，提出了一種新的幀同步機(jī)制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種新的幀同步信號(hào)設(shè)計(jì)，以及相應(yīng)的幀同步機(jī)制，采用本發(fā)明方法設(shè)計(jì)的同步機(jī)制的突發(fā)通信系統(tǒng)具有低的系統(tǒng)復(fù)雜度、更好的系統(tǒng)誤碼率性能等特點(diǎn)。
本發(fā)明針對(duì)極短時(shí)間內(nèi)傳輸大量比特流的突發(fā)通信系統(tǒng)。
本發(fā)明提出的同步信號(hào)設(shè)計(jì)是以如下一種48比特的同步序列為信號(hào)構(gòu)造的基本單元，該48比特的同步序列為 1111 1111 0111 1010 0101 1100 1100 1010 0010 1100 0000 0000 對(duì)于基于序列相關(guān)的突發(fā)通信系統(tǒng)，采用此48比特序列級(jí)聯(lián)來(lái)構(gòu)成同步信號(hào)，但并不是直接將多個(gè)48比特序列級(jí)聯(lián)，本發(fā)明提出的同步信號(hào)設(shè)計(jì)是將一個(gè)13比特巴克序列作為母序列，巴克序列的每一比特再擴(kuò)展為48比特，擴(kuò)展方法為對(duì)應(yīng)的巴克序列比特是“1”，則對(duì)應(yīng)的48比特序列整體不變；若對(duì)應(yīng)位是“0”，則對(duì)應(yīng)的48比特序列整體翻轉(zhuǎn)(“1”翻轉(zhuǎn)為“0”，“0”翻轉(zhuǎn)為“1”)。13比特巴克序列為“0000011001010”，其方案的示意圖如圖1所示。該序列的幀同步序列非周期自相關(guān)函數(shù)圖如圖2所示，其有非常好的峰值， 旁瓣又非常低。
在幀同步系統(tǒng)中，對(duì)于突發(fā)通信系統(tǒng)的接收端，其同步檢測(cè)過(guò)程如下 若有N位同步字{Cl，c2，…。，信息數(shù)據(jù)為Cl1 e {-1，+1}，經(jīng)過(guò)AWGN信道后，得到若在接收端觀察連續(xù)N個(gè)采樣點(diǎn)，幀同步器需面對(duì)以前兩種情況 H0 = (I^ni, i = 1,2, ...N H1 = C^ni, i = 1,2, ...N 其中Htl代表無(wú)同步字,H1代表有同步字。Htl對(duì)應(yīng)的判決為DyH1對(duì)應(yīng)的判決為Dp 漏同步概率為P1 = PriD0IHJ ； 假同步概率為P2 = Pr (D11H0I ； 正確檢測(cè)概率為P3 = I-P2 ； 最大似然率檢測(cè)為

(1) 其中fR|HI(r|Hi)為在假設(shè)H1;l e {0,1}成立條件下R的概率密度函數(shù)，λ為門限值。若Λ'(r) < λ，則找到同步字，否則沒(méi)有找到?？紤]無(wú)記憶信道，則

(2) 當(dāng)1 = 1，那么

(3) 同理

(4) 因?yàn)橥透怕释萈(di = 1) =p(di=-1) = 1/2，所以

(5)
可得

(6) 取對(duì)數(shù)簡(jiǎn)化可得

(7) 檢測(cè)方法為找到與同步頭字長(zhǎng)度相同的接收端采樣點(diǎn)窗口，與本地同步序列進(jìn)行相關(guān)比較，若大于門限值則認(rèn)為找到同步頭，否則將窗口滑動(dòng)一個(gè)比特位再進(jìn)行比較。
從上突發(fā)通信接收端同步檢測(cè)可以看出，在檢測(cè)過(guò)程中可能出現(xiàn)漏同步和假同步的問(wèn)題。漏同步是接收的同步碼組中可能出現(xiàn)一些錯(cuò)誤的碼元，從而使識(shí)別器漏識(shí)別已出的同步碼組；假同步是識(shí)別器將信息碼元中和同步碼相同的碼組識(shí)別為同步信號(hào)。為此要增加幀同步的保護(hù)措施，提高幀同步的性能。
最常用的措施是將幀同步的工作劃分為兩種狀態(tài)，即捕捉態(tài)和保持態(tài)。要提高幀同步的工作性能，必須要求漏同步概率P1和假同步概率P2都要低，但是這一要求對(duì)識(shí)別器判決門限的選擇是矛盾的。所以將同步過(guò)程分成兩種不同狀態(tài)，以便在不同狀態(tài)對(duì)識(shí)別器的判決門限提出不同要求，達(dá)到降低漏同步和假同步的目的。漏同步概率P1和假同步概率 P2是衡量幀同步可靠性的主要指標(biāo)[42]。
捕捉態(tài)判決門限提高，判決器允許幀同步碼中最大錯(cuò)碼數(shù)下降，假同步概率己下降； 保持態(tài)判決門限降低，判決器允許幀同步碼中最大錯(cuò)碼數(shù)上升，漏同步概率P1T 降。漏同步概率
假同步概率

(9) 正確檢測(cè)概率

(10) 式中P6為碼元錯(cuò)位概率，η為同步碼組的碼組元數(shù)，k為判決器允許碼組中的錯(cuò)誤碼元最大數(shù)。
幀同步平均建立時(shí)間T衡量幀同步的效率，幀同步平均建立時(shí)間越短，通信的效率越高，通信的性能越好。因此幀同步平均建立時(shí)間T為 T = (1+P^P2) NTb(11) 式中N是每幀的碼元數(shù)目，Tb是每碼元的時(shí)間寬度。
若假定48比特序列直接級(jí)聯(lián)來(lái)構(gòu)成幀同步信號(hào)為方案一，而本發(fā)明提出的方法為方案二，采用公式(1)到公式(11)實(shí)驗(yàn)兩種方案的性能如圖3所示，我們看到方案二的檢測(cè)性能明顯高于方案一。


圖1是幀同步信號(hào)設(shè)計(jì)方案。
其中，第一行是13位的巴克碼，該碼也可以是其它長(zhǎng)度的巴克碼。
圖2是幀同步信號(hào)的相關(guān)性能示意圖。
圖中顯示新設(shè)計(jì)的幀同步信號(hào)有非常好的峰值，旁瓣又非常低。
圖3是兩種幀同步信號(hào)設(shè)計(jì)方案的性能比較。
其中，虛線是48比特序列直接級(jí)聯(lián)來(lái)構(gòu)成幀同步信號(hào)方案的性能，實(shí)線是新設(shè)計(jì)幀同步信號(hào)方案的性能。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的幀同步信號(hào)設(shè)計(jì)構(gòu)造為采用如下一種48比特的同步序列為信號(hào)構(gòu)造的基本單元，該48比特的同步序列為 1111 1111 0111 1010 0101 1100 1100 1010 0010 1100 0000 0000 對(duì)于基于序列相關(guān)的突發(fā)通信系統(tǒng)，采用此48比特序列級(jí)聯(lián)來(lái)構(gòu)成同步信號(hào)，但并不是直接將多個(gè)48比特序列級(jí)聯(lián)，本發(fā)明提出的同步信號(hào)設(shè)計(jì)是將一個(gè)13比特巴克序列作為母序列，巴克序列的每一比特再擴(kuò)展為48比特，擴(kuò)展方法為對(duì)應(yīng)的巴克序列比特是“1”，則對(duì)應(yīng)的48比特序列整體不變；若對(duì)應(yīng)位是“0”，則對(duì)應(yīng)的48比特序列整體翻轉(zhuǎn) (“1”翻轉(zhuǎn)為“0”，“0”翻轉(zhuǎn)為“1”)。
權(quán)利要求
1.一種新的幀同步信號(hào)設(shè)計(jì)方法，信號(hào)設(shè)計(jì)是以如下一種48比特的同步序列為信號(hào) 構(gòu)造的基本單元，該48比特的同步序列為1111 1111 Olll 1010 0101 1100 1100 1010 0010 1100 0000 0000 將一個(gè)13比特巴克序列作為母序列，巴克序列的每一比特再擴(kuò)展為如上的48比特，擴(kuò) 展方法為對(duì)應(yīng)的巴克序列比特是“1”，則對(duì)應(yīng)的48比特序列整體不變；若對(duì)應(yīng)位是“0”， 則對(duì)應(yīng)的48比特序列整體翻轉(zhuǎn)，“ 1 ”翻轉(zhuǎn)為“0”，“0”翻轉(zhuǎn)為“ 1” ；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的幀同步信號(hào)設(shè)計(jì)方法，其母序列巴克序列的長(zhǎng)度可 以任意。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新的幀同步信號(hào)設(shè)計(jì)，以及相應(yīng)的幀同步機(jī)制。同步信號(hào)由巴克碼為母碼，相應(yīng)個(gè)數(shù)的48比特序列級(jí)聯(lián)構(gòu)成幀同步信號(hào)，該同步信號(hào)有非常好的峰值，旁瓣又非常低，在信號(hào)設(shè)計(jì)中采用了二次捕獲思想，新設(shè)計(jì)的信號(hào)能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的捕捉和通信的保持，并且采用該同步機(jī)制的突發(fā)通信系統(tǒng)具有低的系統(tǒng)復(fù)雜度、更好的系統(tǒng)誤碼率性能等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101848185SQ20101019939
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者周亮, 文紅, 易智 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)