專利名稱：一種新型gfsk前導(dǎo)字檢測和快速定時同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型GFSK前導(dǎo)字檢測及快速定時同步方法。
背景技術(shù)：
高斯頻移鍵控(GFSK)是一種基于頻率的調(diào)制方式。信號在調(diào)制之前通過一個高斯低通濾波器來限制其頻譜寬度，從而得到更為緊湊的頻譜，提高了頻段的利用率。前導(dǎo)字檢測最簡單的方法就是監(jiān)測環(huán)境中的無線信號能量，如果能量增加并且超過門限值，則表明此時信號開始傳送。然而我們所處的環(huán)境均是充滿噪聲，可能頻繁出現(xiàn)由于噪聲引起的檢測到無線信號能量超過門限值，所以該方法不實用。
一般來說，無線通信開始前會傳送特定字長的前導(dǎo)字。前導(dǎo)字本身的周期性可以比較好地抗噪聲干擾。通過把無線接收到的信號和本地的前導(dǎo)字副本做相關(guān)檢測運算(通常是匹配濾波)。如果前導(dǎo)字出現(xiàn)，可以得到一個尖銳的波峰，并且將相關(guān)結(jié)果與門限值做比較，可以比較準確地判定無線信號的開始。然而該檢測方法的性能受到載波頻偏和信噪比很大的影響。還有基于該原理的一系列改進的檢測方法，大多需要復(fù)雜的控制和計算。符號偏移校正是數(shù)字接收機的重要組成部分。它決定了數(shù)字接收機的解調(diào)性能。傳統(tǒng)的符號偏移校正利用Gardner算法，通過定時誤差校正環(huán)路實現(xiàn)。這種方法效率比較低，不適合突發(fā)式的數(shù)據(jù)傳輸。還有一種方法是利用前導(dǎo)字的頻域特性先估算出符號偏移值，然后分別對符號偏移的整數(shù)和小數(shù)部分各自校正來實現(xiàn)。這種方法好處是無反饋回路，校正速度快，適合突發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸。缺點是利用內(nèi)插濾波器來實現(xiàn)小數(shù)符號偏差的校正，硬件資源消耗大。

發(fā)明內(nèi)容
實現(xiàn)GFSK前導(dǎo)字檢測和定時同步校正的方法很多，各有各的實現(xiàn)復(fù)雜度和檢測性能。本發(fā)明的目的是針對GFSK接收的過采樣信號，快速準確地定位前導(dǎo)字的起始位置，簡單高效地實現(xiàn)符號偏移校正，且不影響到接收機性能，使性能與硬件開銷取得很好平衡。本發(fā)明的技術(shù)方案接收端對連續(xù)輸入的I、Q兩路基帶復(fù)信號進行前導(dǎo)字檢測。對這兩路信號按窗口劃分，進行窗口內(nèi)點數(shù)N的傅立葉變換計算(N = 2XUXIVX，其中Tb為符號周期，Ts為采樣周期。L0是一個特定值，它的選取需要權(quán)衡考慮，如果選的偏大，則窗口長度變長，雖然前導(dǎo)字檢測的性能得以提高但是需要消耗更多的硬件資源；如果選的偏小，則前導(dǎo)字檢測的性能有所降低，有可能出現(xiàn)誤判，但是硬件資源消耗少)。通過計算得到當前窗口的符號定時誤差ξ的估計值分別為4 = #arg(cD[I()])。
I s7t
其中Φ [LJ為當前窗口內(nèi)N點的傅立葉變換結(jié)果Φ [k]在k = Ltl的值。另外計算出當前窗口內(nèi)采樣信號的直流分量功率，信號分量功率，噪聲功率以及前兩者功率相對與噪聲功率的比值。通過比較它們之間的關(guān)系以及和閾值的關(guān)系來判斷前導(dǎo)字是否出現(xiàn)在當前窗口內(nèi)。如果出現(xiàn)前導(dǎo)字，那么就采用當前窗口得到的符號定時誤差進行符號誤差校正。對采樣信號進行符號定時誤差校正，這里采用一種新型快速高效的方法。即通過對符號偏移舍入取整，另外再加上一個特定的補償值(該特定的補償值的選取因符號速率的不同而異)來快速完成符號偏移的校正。本發(fā)明的有益效果是利用前導(dǎo)字序列頻域信息的特點，改進了檢測方法，從而縮小了檢測窗口又不影響前導(dǎo)字檢測的性能。另外，在定時誤差校正傳統(tǒng)方法的原理基礎(chǔ)上提出了快速定時誤差校正的方法。在保證檢測性能的前提下，簡化了硬件實現(xiàn)的復(fù)雜性，達到了硬件開銷小，同時系統(tǒng)性能也較好的效果。


圖I是本方案采用的GFSK前導(dǎo)字檢測及定時快速同步結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式如圖I所示，我們的前導(dǎo)字檢測和定時快速同步由9個子模塊組成，分別是滑動窗口模塊，定時誤差估計模塊，信號分量功率計算模塊，直流分量功率計算模塊，噪聲功率計算模塊，閾值判斷模塊，窗口選擇模塊，符號偏移調(diào)整模塊和數(shù)據(jù)緩存模塊。該方案涉及的前導(dǎo)字檢測及快速定時同步過程可以分為以下5步驟步驟(I).設(shè)前導(dǎo)字搜索總長度為W，當前起始搜索位置A = 0，每一次搜索的窗口長度為N，搜索間隔設(shè)為B。對第A A+N個連續(xù)采樣點的當前窗口進行傅立葉變換(N =2XL0XTb/Ts, Ltl取3，Tb為碼元周期，Ts為采樣周期)。步驟(2).通過公式f = ^arg(a>[Z()])求得當前窗口的符號定時誤差ξ的估計
值。其中Φ [LJ為N點傅立葉變換Φ [k]在k = Ltl的值。
權(quán)利要求
1. 一種新型GFSK前導(dǎo)字檢測及快速定時同步方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟(I).設(shè)前導(dǎo)字搜索總長度為W，當前起始搜索位置A = O，每一次搜索的窗口長度為N，搜索間隔設(shè)為B。對第A A+N個連續(xù)采樣點的當前窗口進行傅立葉變換(N =2XL0XTb/Ts, Ltl取3，Tb為碼元周期，Ts為采樣周期)。步驟(2).通過公式# =求得當前窗口的符號定時誤差ξ的估計 值。其中Φ [LJ為N點傅立葉變換Φ [k]在k = Ltl的值。 步驟⑶·通過公式P直流=和
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型GFSK前導(dǎo)字檢測和快速定時同步方法。本發(fā)明對連續(xù)輸入的采樣信號按窗口進行劃分，在當前窗口計算得到直流分量功率和信號分量功率相對于噪聲功率的比值。通過這兩個比值與特定閾值的比較來判斷當前窗口是否出現(xiàn)前導(dǎo)字。在符號同步校正中，本發(fā)明提出一種利用符號速率和符號偏移估算符號同步位置的快速補償方法，略去了內(nèi)插濾波器的使用。本發(fā)明在保證前導(dǎo)字檢測性能的前提下，簡化了硬件實現(xiàn)的復(fù)雜性，達到了硬件開銷小，同時系統(tǒng)性能也較好的效果。
文檔編號H04L27/26GK102946371SQ20121032725
公開日2013年2月27日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者劉朝暉, 蔣輝 申請人:浙江瑞訊微電子有限公司