本發(fā)明涉及移動通信領(lǐng)域，特別是涉及一種異步通信系統(tǒng)中前導(dǎo)信號的生成、發(fā)送、接收方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

短波通信是指在3mhz～30mhz頻段范圍內(nèi)，通過電離層反射進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的一種途徑。是實(shí)現(xiàn)無中繼全球通信的唯一手段，在無線通信領(lǐng)域具有不可替代的位置。短波通信被廣泛運(yùn)用于需要遠(yuǎn)距離覆蓋的點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對面的傳輸應(yīng)用領(lǐng)域。

短波通信系統(tǒng)是借助電離層反射方式進(jìn)行通信的，相比于借助基站通信的移動通信系統(tǒng)，短波通信具有傳輸距離遠(yuǎn)、抗毀性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，電離層的不穩(wěn)定性、短波信道的衰落特性以及短波頻段占用擁擠等因素，使得短波信道具有非常高的不穩(wěn)定性，在短波頻段內(nèi)很難保持在某一固定頻率信道上進(jìn)行長時(shí)間穩(wěn)定可靠的通信。因此，在短波通信中，發(fā)送端和接收端一般會根據(jù)實(shí)際情況，約定多個(gè)可選的通信頻點(diǎn)。在初始鏈路建立時(shí)，發(fā)送端選定一個(gè)信道狀態(tài)良好的頻點(diǎn)發(fā)送一段尋呼前導(dǎo)信號，接收端則依次在所約定的各個(gè)頻點(diǎn)上，對前導(dǎo)信號進(jìn)行偵聽和捕獲，直至前導(dǎo)信號被捕獲，完成異步建鏈過程。在一個(gè)頻點(diǎn)上完成前導(dǎo)信號捕獲所需的時(shí)間，稱為捕獲時(shí)間窗。在保證能建立異步鏈接的前提下，前導(dǎo)信號和捕獲時(shí)間窗的絕對長度一般越短越好。前導(dǎo)信號越短，系統(tǒng)傳輸效率越高，捕獲時(shí)間窗越短，系統(tǒng)建立鏈接的速度越快。捕獲時(shí)間窗的長度直接影響前導(dǎo)信號的長度，一般而言，要求捕獲時(shí)間窗長相對于前導(dǎo)信號時(shí)長越短越好。特別地，在短波通信系統(tǒng)中，前導(dǎo)信號的長度還取決于所約定的可用目標(biāo)頻點(diǎn)個(gè)數(shù)。最短的前導(dǎo)信號時(shí)長，一般為收端在建鏈接最壞情況下，即接收端在掃描完最后一個(gè)頻點(diǎn)才完成前導(dǎo)信號的捕獲的情況所需的長度。因此頻點(diǎn)個(gè)數(shù)越多，前導(dǎo)信號時(shí)長越長。

因此，如何保障接收端在給定的掃描頻點(diǎn)和捕獲時(shí)間窗內(nèi)快速準(zhǔn)確地捕獲到前導(dǎo)信號，主要取決于前導(dǎo)信號的優(yōu)化設(shè)計(jì)和接收算法。接收端在正確捕獲前導(dǎo)信號后，還會利用所捕獲的前導(dǎo)信號，進(jìn)行一定的操作，完成行定時(shí)同步、小數(shù)倍和整數(shù)倍載波頻偏估計(jì)，為后續(xù)信息數(shù)據(jù)解調(diào)提供必要的信道信息。

目前，比較常見的前導(dǎo)信號的優(yōu)化設(shè)計(jì)和接收算法主要有以下兩種：

1)利用頻域中兩個(gè)重復(fù)的ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，正交頻分復(fù)用技術(shù))符號作為前導(dǎo)信號，計(jì)算載波頻偏的算法，此種前導(dǎo)信號的結(jié)構(gòu)是前導(dǎo)信號的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。此后該循環(huán)重復(fù)的前導(dǎo)信號在ofdm系統(tǒng)中的取得了廣泛研究。

2)在短波通信系統(tǒng)中，采用重復(fù)的m序列作為前導(dǎo)信號，以克服短波信道的衰落特性造成的同步誤差。仿真表明該算法在低信噪比下，檢測率及同步性能具有明顯優(yōu)勢。

對于采用循環(huán)重復(fù)的ofdm符合或m序列作為前導(dǎo)信號的方案，為了保證出現(xiàn)峰值以判斷檢測信號是否存在，所需的最小相關(guān)周期(即滑動窗的最小開窗長度)為2n，最小相關(guān)長度為n，其中，n為一個(gè)ofdm符號的長度或一個(gè)m序列的長度。成功檢測到信號最少需要2個(gè)符號長度，即2n。

但是，在利用循環(huán)重復(fù)的ofdm符合或m序列作為前導(dǎo)信號的自相關(guān)運(yùn)算進(jìn)行同步的過程中，則會出現(xiàn)連續(xù)的峰值，該峰值一直持續(xù)到前導(dǎo)信號的數(shù)據(jù)段起始位置之前一個(gè)符號長度處。因此，采用該方案時(shí)定時(shí)位置可根據(jù)峰值平臺的下降沿確定，然而由于信道的多徑特性以及噪聲的影響，檢測峰值平臺的下降沿的誤差將會較大。

為了克服直接重復(fù)級聯(lián)的前導(dǎo)信號的結(jié)構(gòu)在自相關(guān)運(yùn)算時(shí)帶來的峰值平臺問題，提出了一種引用于dvb-t2(第二代歐洲數(shù)字地面電視廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn))的前導(dǎo)信號的結(jié)構(gòu)。dvb-t2中，采用的前導(dǎo)信號的結(jié)構(gòu)為[cab]，其中，a、b和c分別表示一個(gè)ofdm符號，ofdm符號a采用1024個(gè)子載波，ofdm符號b采用482個(gè)子載波，ofdm符號c采用542個(gè)子載波。且，ofdm符號b和ofdm符號c是由ofdm符合a的時(shí)域數(shù)據(jù)經(jīng)頻移后生成的。采用此種結(jié)構(gòu)的前導(dǎo)信號雖然克服了峰值平臺造成的定時(shí)誤差，提高了前導(dǎo)信號的檢測準(zhǔn)確率，但是，此種前導(dǎo)信號的結(jié)構(gòu)對于應(yīng)用場景要求比較嚴(yán)格，主要用于載波頻率已知或?qū)z測時(shí)間不敏感的場景下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種前導(dǎo)信號的生成、發(fā)送、接收方法和系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，如何快速建立異步通信鏈路，并準(zhǔn)確進(jìn)行定時(shí)同步和頻偏估計(jì)的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種前導(dǎo)信號的生成方法，適用于異步通信系統(tǒng)，所述前導(dǎo)信號的生成方法包括：生成第一符號a和第二符號b；其中，所述第一符號a和所述第二符號b是長度相同的時(shí)域符號；將至少2k個(gè)第一符號a和2個(gè)第二符號b按照[aa...abb]級聯(lián)排列生成前導(dǎo)信號；其中，k表示搜索頻點(diǎn)數(shù)目。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一符號a和所述第二符號b具有周期自相關(guān)性；所述第一符號a和所述第二符號b之間具有互相關(guān)性。

本發(fā)明還公開了一種前導(dǎo)信號的發(fā)送方法，適用于異步通信系統(tǒng)，所述前導(dǎo)信號的發(fā)送方法包括：生成第一符號a和第二符號b；其中，所述第一符號a和所述第二符號b均為時(shí)域符號，且所述第一符號a和所述第二符號b的長度一致；將至少2k個(gè)第一符號a和2個(gè)第二符號b按照[aa...abb]級聯(lián)排列生成前導(dǎo)信號；其中，k表示搜索頻點(diǎn)數(shù)目；將所述前導(dǎo)信號作為基帶幀并進(jìn)行信號處理；將信號處理后的信號發(fā)送至信道。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述將所述前導(dǎo)信號作為基帶幀并進(jìn)行信號處理的步驟還包括：將所述前導(dǎo)信號與信令幀和/或數(shù)據(jù)幀共同組裝為基帶幀，且所述基帶幀中，信令幀和/或數(shù)據(jù)幀是排列在所述前導(dǎo)信號之后；對由所述前導(dǎo)信號和所述數(shù)據(jù)信號組裝成的所述基帶幀進(jìn)行信號處理；其中，所述信號處理包括上變頻處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換處理。

本發(fā)明公開了一種前導(dǎo)信號的接收方法，適用于異步通信系統(tǒng)，所述前導(dǎo)信號的接收方法包括：步驟s310，從信道中接收信號；步驟s320，對接收到的信號進(jìn)行信號處理，獲得基帶信號；步驟s330，依據(jù)滑動窗將所述基帶信號截取為多個(gè)序列；其中，所述滑動窗的長度為2n，n為構(gòu)成所述前導(dǎo)信號的第一符號或第二符號的長度；步驟s340，計(jì)算截取的多個(gè)所述序列對應(yīng)的自相關(guān)值，依據(jù)預(yù)設(shè)的檢測門限對所述自相關(guān)值對應(yīng)的自相關(guān)能量值進(jìn)行檢測：當(dāng)所述自相關(guān)能量值大于或等于所述檢測門限，則判定檢測出接收到所述前導(dǎo)信號；當(dāng)所述自相關(guān)能量值小于所述檢測門限，則切換信道頻點(diǎn)，重新跳轉(zhuǎn)至所述步驟s310接收信號。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述步驟s330中，所述序列是從所述基帶信號的起始位置開始，依據(jù)所述滑動窗口對所述基帶信號進(jìn)行滑動截取獲得的。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述自相關(guān)值是所述序列通過自相關(guān)操作和能量統(tǒng)一化累積而獲得的。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述前導(dǎo)信號的接收方法還包括確定接收到的所述前導(dǎo)信號的定時(shí)位置：獲取處于非峰值平臺時(shí)的多個(gè)所述自相關(guān)能量值的最大值作為第一自相關(guān)能量值，并將所述第一自相關(guān)能量值對應(yīng)的所述序列的序號作為所述前導(dǎo)信號的定時(shí)位置。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述前導(dǎo)信號的接收方法還包括根據(jù)所述第一自相關(guān)能量值對應(yīng)的自相關(guān)值或第二自相關(guān)能量值對應(yīng)的自相關(guān)值確定接收的信號與發(fā)送的信號之間的頻率偏差；所述第二自相關(guān)能量值是處于峰值平臺時(shí)的多個(gè)所述自相關(guān)能量值的最大值。

本發(fā)明還公開了一種前導(dǎo)信號的發(fā)送系統(tǒng)，適用于異步通信系統(tǒng)，所述前導(dǎo)信號的發(fā)送系統(tǒng)包括：符號生成模塊，用于生成構(gòu)成所述前導(dǎo)信號的第一符號a和第二符號b；其中，所述第一符號a和所述第二符號b是長度相同的時(shí)域符號；前導(dǎo)信號生成模塊，用于將至少2k個(gè)第一符號a和2個(gè)第二符號b按照[aa...abb]級聯(lián)排列生成前導(dǎo)信號；其中，k為搜 索頻點(diǎn)數(shù)目；信號處理模塊，用于將所述前導(dǎo)信號作為基帶幀并進(jìn)行信號處理；發(fā)送模塊，用于所述信號處理模塊處理后的信號發(fā)送至信道。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述信號處理模塊還包括組裝子模塊，用于將信令幀和/或數(shù)據(jù)幀排列在所述前導(dǎo)信號之后，從而組裝成所述基帶幀。

本發(fā)明還公開了一種前導(dǎo)信號的接收系統(tǒng)，適用于異步通信系統(tǒng)，所述前導(dǎo)信號的接收系統(tǒng)包括：接收模塊，用于從信道中接收信號；信號處理模塊，用于對接收的信號進(jìn)行信號處理，獲得基帶信號；序列截取模塊，用于依據(jù)滑動窗口將所述基帶信號截取為多個(gè)序列；其中，所述滑動窗口的長度為2n，n為構(gòu)成所述前導(dǎo)信號的第一符號或第二符號的長度；檢測模塊，用于計(jì)算截取的多個(gè)所述序列對應(yīng)的自相關(guān)值，依據(jù)預(yù)設(shè)的檢測門限檢測所述自相關(guān)值對應(yīng)的自相關(guān)能量值，從而判定是否接收到所述前導(dǎo)信號；切換模塊，用于在所述檢測模塊檢測出未接收到所述前導(dǎo)信號時(shí)，切換信道頻點(diǎn)。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述前導(dǎo)信號的接收系統(tǒng)還包括：定時(shí)位置確定模塊，用于獲取第一自相關(guān)能量值，并根據(jù)所述第一自相關(guān)能量值確定所述前導(dǎo)信號的定時(shí)位置；頻率偏差確定模塊，用于根據(jù)所述第一自相關(guān)能量值對應(yīng)的自相關(guān)值或第二自相關(guān)能量值對應(yīng)的自相關(guān)值確定接收的信號與發(fā)送的信號之間的頻率偏差；其中，所述第一自相關(guān)能量值是是處于非峰值平臺時(shí)的多個(gè)所述自相關(guān)能量值的最大值；所述第二自相關(guān)能量值是處于峰值平臺時(shí)的多個(gè)所述自相關(guān)能量值的最大值。

如上所述，本發(fā)明的一種前導(dǎo)信號的生成、發(fā)送、接收方法和系統(tǒng)，具有以下有益效果：

1)本發(fā)明的前導(dǎo)信號的結(jié)構(gòu)包括2k個(gè)第一符號a，可保證接收端以長度為2n的滑動窗在這k個(gè)頻點(diǎn)處輪循搜索，保證一定能檢測到相關(guān)峰值(自相關(guān)能量值的最大值)，從而能確保檢測到前導(dǎo)信號。

2)本發(fā)明的前導(dǎo)信號的最末尾是兩個(gè)第二符號b，在進(jìn)行滑動截取序列及其自適應(yīng)序列能量值的相關(guān)操作時(shí)，在非峰值平臺會出現(xiàn)明確峰值，即第一自相關(guān)能量值，因此，以第一自相關(guān)能量值為依據(jù)進(jìn)行定時(shí)估計(jì)，精確度更高；并且，根據(jù)第一自相關(guān)能量值對應(yīng)的自相關(guān)值和/或第二自相關(guān)能量值對應(yīng)的自相關(guān)值進(jìn)行頻偏估計(jì)，也可保證頻偏估計(jì)的精度。

3)本發(fā)明為了保證接收端能完成前導(dǎo)信號的檢測、定時(shí)估計(jì)以及頻偏估計(jì)，將前導(dǎo)信號的最小長度設(shè)置為k*2n+2n，相較于現(xiàn)有方案，當(dāng)k較小時(shí)，本發(fā)明的前導(dǎo)信號長度較短；當(dāng)k較大時(shí)，本發(fā)明的前導(dǎo)信號也僅與現(xiàn)有方案相當(dāng)。

綜上所述，相較于現(xiàn)有方案，本發(fā)明采用較小長度的前導(dǎo)信號，確保了接收端一定能檢測到前導(dǎo)信號，保證了頻偏估計(jì)的精度，增加了定時(shí)估計(jì)的精確度。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種前導(dǎo)信號的生成方法的流程示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種前導(dǎo)信號的發(fā)送方法的流程示意圖。

圖3顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種前導(dǎo)信號的接收方法的流程示意圖。

圖4顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種前導(dǎo)信號的接收方法中按照滑動窗截取序列的示意圖。

圖5顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種前導(dǎo)信號的幀結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖6顯示為參考方案中的前導(dǎo)信號的幀結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖7顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種前導(dǎo)信號的接收方法與參考方案的自相關(guān)能量值的仿真對比圖。

圖8顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種前導(dǎo)信號的接收方法與參考方案的定時(shí)誤差累積分布函數(shù)對比圖。

圖9顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種前導(dǎo)信號的接收方法與參考方案的頻偏估計(jì)誤差累積分布函數(shù)對比圖。

圖10顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種前導(dǎo)信號的發(fā)送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種前導(dǎo)信號的接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號說明

s110～s120步驟

s210～s240步驟

s310～s60步驟

110符號生成模塊

120前導(dǎo)信號生成模塊

130信號處理模塊

131組裝子模塊

140發(fā)送模塊

210接收模塊

220信號處理模塊

230序列截取模塊

240檢測模塊

250切換模塊

260定時(shí)位置確定模塊

270頻率偏差確定模塊

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

請參閱附圖，需要說明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

實(shí)施例1

本實(shí)施例公開了一種適用于異步通信系統(tǒng)的前導(dǎo)信號的生成方法，以便于實(shí)現(xiàn)異步通信鏈路的快速建立，并進(jìn)行更準(zhǔn)確地定時(shí)估計(jì)和頻偏估計(jì)。

如圖1所示，本實(shí)施例的前導(dǎo)信號的生成方法包括：

步驟s110，生成第一符號a和第二符號b；

第一符號a和第二符號b為長度相同的時(shí)域基符號，第一符號a和第二符號b具備較好的周期自相關(guān)特性，且第一符號a和第二符號b之間具有較好的互相關(guān)特性。

在本實(shí)施例中，第一符號a和第二符號b是由序列生成的，其中，生成用的序列包括但不限于：ofdm符號、m序列和cazac(constamplitudezeroauto-correlation，恒包絡(luò)零自相關(guān))序列。

步驟s120，將至少2k個(gè)第一符號a和2個(gè)第二符號b按照[aa...abb]級聯(lián)排列生成前導(dǎo)信號；其中，k表示搜索頻點(diǎn)數(shù)目。

也就是說，前導(dǎo)信號的長度為2k*n+2n；其中，n表示第一符號a、第二符號b的長度。

實(shí)施例2

本實(shí)施例公開了一種適用于異步通信系統(tǒng)的前導(dǎo)信號的發(fā)送方法，具體如圖2所示，包 括：

步驟s210，生成第一符號a和第二符號b；

第一符號a和第二符號b為長度相同的時(shí)域基符號，第一符號a和第二符號b具備較好的周期自相關(guān)特性，且第一符號a和第二符號b之間具有較好的互相關(guān)特性。

在本實(shí)施例中，第一符號a和第二符號b是由序列生成的，其中，生成用的序列包括但不限于：ofdm符號、m序列和cazac(constamplitudezeroauto-correlation，恒包絡(luò)零自相關(guān))序列。

步驟s220，將至少2k個(gè)第一符號a和2個(gè)第二符號b按照[aa...abb]級聯(lián)排列生成前導(dǎo)信號p；其中，k表示搜索頻點(diǎn)數(shù)目；

前導(dǎo)信號p的長度為2k*n+2n；其中，n表示第一符號a、第二符號b的長度。

步驟s230，將所述前導(dǎo)信號p作為基帶幀s并進(jìn)行信號處理；

進(jìn)一步地，還可對前導(dǎo)信號p進(jìn)行組裝以生成基帶幀s。在本實(shí)施例中，可將信令幀和/或與數(shù)據(jù)幀前導(dǎo)信號p進(jìn)行組裝，從而生成基帶幀s；且在基帶幀s中，信令幀和/或數(shù)據(jù)幀是排列在前導(dǎo)信號p之后的。

在本實(shí)施例中，對基帶幀s的信號處理包括但不限于：上變頻處理、編碼處理、調(diào)制處理和/或數(shù)模轉(zhuǎn)換處理等等。

步驟s240，將信號處理后的信號發(fā)送至信道。

實(shí)施例3

本實(shí)施例公開了一種適用于異步通信系統(tǒng)的前導(dǎo)信號的接收方法，具體如圖3所示，包括：

步驟s310，從信道中接收信號；

步驟s320，對接收到的信號進(jìn)行信號處理，獲得基帶信號y(n)；

其中，對接收到的信號的信號處理包括但不限于：下變頻處理、解碼處理、解調(diào)處理和/或數(shù)模轉(zhuǎn)換處理等等。

步驟s330，依據(jù)滑動窗將所述基帶信號截取為多個(gè)序列；

滑動窗的長度與構(gòu)成前導(dǎo)信號p的第一符號a和第二符號b的長度n有關(guān)。在本實(shí)施例中，滑動窗的長度采用2n。

進(jìn)一步地，對基帶信號y(n)的截取是從基帶信號y(n)的起始位置開始，按照滑動窗的長度2n，依次滑動截取序列y(n)，如圖4所示。

步驟s340，計(jì)算截取的多個(gè)所述序列對應(yīng)的自相關(guān)值，依據(jù)預(yù)設(shè)的檢測門限對所述自相 關(guān)值對應(yīng)的自相關(guān)能量值進(jìn)行檢測：

當(dāng)所述自相關(guān)能量值大于或等于所述檢測門限，則檢測出接收到所述前導(dǎo)信號；

當(dāng)所述自相關(guān)能量值小于所述檢測門限，則切換信道頻點(diǎn)，重新跳轉(zhuǎn)至所述步驟s310接收信號。

其中，自相關(guān)值c(n)是對截取的序列y(n)采用自相關(guān)操作，即將序列y(n)的前n點(diǎn)采樣值與序列y(n)的后n點(diǎn)采樣值對應(yīng)共軛相乘，并進(jìn)行能量歸一化累加而獲得的：

n＝1,2,3...，n表示序號。

自相關(guān)能量值|c(n)|²等于自相關(guān)值c(n)與其共軛c(n)^*的乘積。

檢測門限是依據(jù)于信道的情況而預(yù)先設(shè)置的。

在本實(shí)施中對是否接收到前導(dǎo)信號的檢測按照如下操作：

按照滑動截取順序，對第一個(gè)截取的序列y(1)進(jìn)行計(jì)算，獲得自相關(guān)值c(1)；

根據(jù)自相關(guān)值c(1)，得到自相關(guān)能量值|c(1)|²；

將自相關(guān)能量值|c(1)|²與檢測門限進(jìn)行比較：

當(dāng)自相關(guān)能量值|c(1)|²大于或等于檢測門限，則檢測出接收到前導(dǎo)信號；

當(dāng)自相關(guān)能量值|c(1)|²小于檢測門限，則檢測出未接收到前導(dǎo)信號，繼續(xù)按照如上操作，對第二個(gè)截取的序列y(2)進(jìn)行檢測；

以此類推，直至檢測出接收到前導(dǎo)信號；或是對所有截取的序列檢測完畢，都沒有檢測出接收到前導(dǎo)信號，那么則切換信道頻點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至步驟s310重新接收信號。

進(jìn)一步地，在檢測出接收到前導(dǎo)信號后，本實(shí)施例的前導(dǎo)信號的接收方法還包括：

步驟s350，確定接收到的前導(dǎo)信號的定時(shí)位置：

計(jì)算出截取的所有序列y(n)的自相關(guān)值c(n)，并對自相關(guān)值c(n)進(jìn)行能量檢測，得到自相關(guān)能量值|c(n)|²；

獲取處于非峰值平臺時(shí)的多個(gè)自相關(guān)能量值|c(n)|²的最大值，即第一自相關(guān)能量值|c'(a)|²，序號a為接收到的前導(dǎo)信號的定時(shí)位置。

步驟s360，根據(jù)第一自相關(guān)能量值|c'(a)|²對應(yīng)的自相關(guān)值c'(a)或第二自相關(guān)能量值|c”(b)|²對應(yīng)的自相關(guān)值c”(b)確定接收的信號與發(fā)送的信號之間的頻率偏差。

其中，第二自相關(guān)能量值|c”(b)|²是處于峰值平臺時(shí)的多個(gè)自相關(guān)能量值|c(n)|²的最大值。

對于接收的信號與發(fā)送的信號之間的頻率偏差的計(jì)算，目前的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，在此就不再贅述。

為了進(jìn)一步清楚地說明前導(dǎo)信號的生成、發(fā)送和接收方法和有益效果，分別仿真了采用重復(fù)的m序列作為前導(dǎo)信號的參考方案和采用了由cazac序列生成的第一符號a和第二符號b組成的前導(dǎo)信號的本實(shí)施例進(jìn)行對比說明。

本次仿真中，本實(shí)施例和參考方案中，m序列的長度、第一符號a的長度和第二符號b的長度均為n，且n為128。搜索頻點(diǎn)數(shù)目k為1。本次仿真的本實(shí)施例和參考方案的前導(dǎo)信號的長度為5n。

本實(shí)施例的前導(dǎo)信號的幀結(jié)構(gòu)如圖5所示，本實(shí)施例中組成前導(dǎo)信號的第一符號a和第二符號b是按照[aaabb]順序級聯(lián)的。

參考方案的前導(dǎo)信號的幀結(jié)構(gòu)如圖6所示，前導(dǎo)信號是由5個(gè)重復(fù)的m序列構(gòu)成。

對本實(shí)施例的仿真，首先是對前導(dǎo)信號進(jìn)行發(fā)送：

i.生成72點(diǎn)頻域cazac序列，補(bǔ)零形成128點(diǎn)數(shù)據(jù)，做ifft(逆傅里葉變換)得到第一符號a。

ii.調(diào)整生成cazac序列的系數(shù)，依據(jù)步驟i，得到第二符號b。

iii.將3個(gè)第一符號a和1個(gè)第二符號b按[aaabb]順序級聯(lián)成一個(gè)前導(dǎo)信號p1。

iiii.將前導(dǎo)信號p1與一個(gè)數(shù)據(jù)符號級聯(lián)成基帶幀s1。

iiiii.將基帶幀s1進(jìn)行過awgn(additivewhitegaussiannoise，加性高斯白噪聲)信道處理，設(shè)置信噪比為5db，歸一化頻偏為0.01。

其次，接收前導(dǎo)信號：

i.對經(jīng)過信道的基帶幀s1信號，進(jìn)行滑動截取和自相關(guān)操作，并記錄輸出的最后一個(gè)最大值，即第一自相關(guān)能量值|c1'(a)|²。圖7給出了本實(shí)施例和參考方案的歸一化自相關(guān)能量值的曲線仿真對比圖：其中，方案一指的是參考方案，方案二指的是本實(shí)施例。從圖7中不難看出，參考方案和本實(shí)施例的自相關(guān)能量值曲線都經(jīng)過一個(gè)峰值平臺并下降，認(rèn)為接收端識別到前導(dǎo)信號。參考方案的|c1'(a)|²出現(xiàn)在峰值平臺下降沿，由于在噪聲環(huán)境下，下降沿位置容易出現(xiàn)較大的模糊。本實(shí)施例的|c1'(a)|²出現(xiàn)在峰值平臺之后一個(gè)峰值處，位置更為精確。

ii.按照如上所述的方法確定接收到的前導(dǎo)信號的定時(shí)位置。圖8給出了參考方案和本實(shí)施例的定時(shí)誤差累積分布函數(shù)仿真結(jié)果。同樣地，方案一指的是參考方案，方案二指的是本實(shí)施例。從圖8可見，本實(shí)施例的定時(shí)同步準(zhǔn)確性優(yōu)于參考方案。

iii.按照如上所述的方法進(jìn)行頻偏估計(jì)。圖9給出了參考方案和本實(shí)施例的頻偏估計(jì)誤差累積分布曲線仿真結(jié)果。從圖9可見，本實(shí)施例的頻偏估計(jì)性能與參考方案相當(dāng)。

上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實(shí)現(xiàn)時(shí)可以合并為一個(gè)步驟或者對某些 步驟進(jìn)行拆分，分解為多個(gè)步驟，只要包含相同的邏輯關(guān)系，都在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)；對算法中或者流程中添加無關(guān)緊要的修改或者引入無關(guān)緊要的設(shè)計(jì)，但不改變其算法和流程的核心設(shè)計(jì)都在該專利的保護(hù)范圍內(nèi)。

實(shí)施例4

本實(shí)施例公開了一種適用于異步通信系統(tǒng)的前導(dǎo)信號的發(fā)送系統(tǒng)，如圖10所示包括：

符號生成模塊110，用于生成構(gòu)成前導(dǎo)信號的第一符號a和第二符號b；其中，第一符號a和第二符號b為長度相同的時(shí)域基符號，第一符號a和第二符號b具備較好的周期自相關(guān)特性，且第一符號a和第二符號b之間具有較好的互相關(guān)特性。

在本實(shí)施例中，第一符號a和第二符號b是由序列生成的，其中，生成用的序列包括但不限于：ofdm符號、m序列和cazac(constamplitudezeroauto-correlation，恒包絡(luò)零自相關(guān))序列。

前導(dǎo)信號生成模塊120，用于將至少2k個(gè)第一符號a和2個(gè)第二符號b按照[aa...abb]級聯(lián)排列生成前導(dǎo)信號；其中，k為搜索頻點(diǎn)數(shù)目：

前導(dǎo)信號的長度為2k*n+2n；其中，n表示第一符號a、第二符號b的長度。

信號處理模塊130，用于將前導(dǎo)信號作為基帶幀并進(jìn)行信號處理，其中，信號處理包括但不限于：上變頻處理、編碼處理、調(diào)制處理和/或數(shù)模轉(zhuǎn)換處理等。

信號處理模塊130還包括組裝子模塊131，用于將信令幀和/或數(shù)據(jù)幀排列在前導(dǎo)信號之后，從而組裝成基帶幀。

發(fā)送模塊140，用于信號處理模塊130處理后的信號發(fā)送至信道。

此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本實(shí)施例中并沒有將與解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題關(guān)系不太密切的模塊引入，但這并不表明本實(shí)施例中不存在其它的模塊。

并且不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例為與第二實(shí)施例相對應(yīng)的系統(tǒng)實(shí)施例，本實(shí)施例可與第二實(shí)施例互相配合實(shí)施。第二實(shí)施例中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施例中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施例中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第二實(shí)施例中。

實(shí)施例5

本實(shí)施例公開了一種適用于異步通信系統(tǒng)的前導(dǎo)信號的接收系統(tǒng)，如圖11所示，包括：

接收模塊210，用于從信道中接收信號；

信號處理模塊220，用于對接收的信號進(jìn)行信號處理，獲得基帶信號；其中，對接收到的信號的信號處理包括但不限于：下變頻處理、解碼處理、解調(diào)處理和/或數(shù)模轉(zhuǎn)換處理等等。

序列截取模塊230，用于依據(jù)滑動窗口將基帶信號截取為多個(gè)序列；其中，滑動窗口的 長度為2n，n為構(gòu)成前導(dǎo)信號的第一符號或第二符號的長度；

檢測模塊240，用于計(jì)算截取的多個(gè)序列對應(yīng)的自相關(guān)值，依據(jù)預(yù)設(shè)的檢測門限檢測所述自相關(guān)值對應(yīng)的自相關(guān)能量值，從而檢測出是否接收到前導(dǎo)信號；

切換模塊250，用于在檢測模塊240檢測出未接收到前導(dǎo)信號時(shí)，切換信道頻點(diǎn)，以便于重新開始信號接收與相關(guān)操作。

定時(shí)位置確定模塊260，用于獲取第一自相關(guān)能量值，并根據(jù)第一自相關(guān)能量值確定前導(dǎo)信號的定時(shí)位置。

頻率偏差確定模塊270，用于根據(jù)第一自相關(guān)能量值對應(yīng)的自相關(guān)值或第二自相關(guān)能量值對應(yīng)的自相關(guān)值確定接收的信號與發(fā)送的信號之間的頻率偏差。

其中，第一自相關(guān)能量值是是處于非峰值平臺時(shí)的多個(gè)自相關(guān)能量值的最大值；第二自相關(guān)能量值是處于峰值平臺時(shí)的多個(gè)自相關(guān)能量值的最大值。

此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本實(shí)施例中并沒有將與解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題關(guān)系不太密切的模塊引入，但這并不表明本實(shí)施例中不存在其它的模塊。

并且不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例為與第三實(shí)施例相對應(yīng)的系統(tǒng)實(shí)施例，本實(shí)施例可與第三實(shí)施例互相配合實(shí)施。第三實(shí)施例中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施例中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施例中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第三實(shí)施例中。

綜上所述，本發(fā)明的一種前導(dǎo)信號的生成、發(fā)送、接收方法和系統(tǒng)，前導(dǎo)信號的結(jié)構(gòu)包括2k個(gè)第一符號a，可保證接收端以長度為2n的滑動窗在這k個(gè)頻點(diǎn)處輪循搜索，保證一定能檢測到相關(guān)峰值(自相關(guān)能量值的最大值)，從而能確保檢測到前導(dǎo)信號；并且，前導(dǎo)信號的最末尾是兩個(gè)第二符號b，在進(jìn)行滑動截取序列及其自適應(yīng)序列能量值的相關(guān)操作時(shí)，在非峰值平臺會出現(xiàn)明確峰值，即第一自相關(guān)能量值，因此，以第一自相關(guān)能量值為依據(jù)進(jìn)行定時(shí)估計(jì)，精確度更高；并且，根據(jù)第一自相關(guān)能量值對應(yīng)的自相關(guān)值和/或第二自相關(guān)能量值對應(yīng)的自相關(guān)值進(jìn)行頻偏估計(jì)，也可保證頻偏估計(jì)的精度；而且，為了保證接收端能完成前導(dǎo)信號的檢測、定時(shí)估計(jì)以及頻偏估計(jì)，將前導(dǎo)信號的最小長度設(shè)置為k*2n+2n，相較于現(xiàn)有方案，當(dāng)k較小時(shí)，本發(fā)明的前導(dǎo)信號長度較短；當(dāng)k較大時(shí)，本發(fā)明的前導(dǎo)信號也僅與現(xiàn)有方案相當(dāng)。綜上所述，相較于現(xiàn)有方案，本發(fā)明采用較小長度的前導(dǎo)信號，確保了接收端一定能檢測到前導(dǎo)信號，保證了頻偏估計(jì)的精度，增加了定時(shí)估計(jì)的精確度。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡 所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。