本發(fā)明屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種對(duì)無(wú)線突發(fā)通信PSK數(shù)字調(diào)相信號(hào)的快速符號(hào)同步方法。

背景技術(shù)：

數(shù)字信號(hào)的定時(shí)恢復(fù)是數(shù)字通信的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，快速準(zhǔn)確地得到定時(shí)同步信息是衡量一個(gè)系統(tǒng)的重要指標(biāo)。對(duì)數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō)，在符號(hào)間隔T_S內(nèi)所選擇的采瞬時(shí)為定時(shí)相位，最佳定時(shí)相位的選擇在符號(hào)間隔內(nèi)眼圖睜開(kāi)最大處。此時(shí)輸出的采樣樣本值為最佳采樣點(diǎn)。因此，能否正確輸出這些最佳采樣點(diǎn)，對(duì)降低誤碼率和信號(hào)EVM至關(guān)重要。

全數(shù)字接收機(jī)中發(fā)射端時(shí)鐘與本地采樣時(shí)鐘是彼此獨(dú)立的，本地采樣脈沖對(duì)信號(hào)的采樣是異步采樣，這種異步采樣的關(guān)鍵技術(shù)在于非同步采樣數(shù)據(jù)之間對(duì)最佳采樣點(diǎn)進(jìn)行插值運(yùn)算，獲得最佳采樣樣本序列。最佳采樣點(diǎn)是在提取定時(shí)相位偏差基礎(chǔ)上對(duì)獨(dú)立采樣信號(hào)進(jìn)行插值計(jì)算得到的。目前，數(shù)字調(diào)相信號(hào)的接收端主要通過(guò)對(duì)信號(hào)過(guò)采樣，利用定時(shí)恢復(fù)算法，恢復(fù)最佳采樣點(diǎn)。

符號(hào)同步方法一般來(lái)講可以有反饋式和前向式兩種結(jié)構(gòu)。其中，基于Gardner定時(shí)誤差算法的位同步方法是經(jīng)典的反饋式同步方法。由于該算法只需每個(gè)符號(hào)2個(gè)采樣點(diǎn)，并且在進(jìn)行位同步提取時(shí)對(duì)載波相位不敏感，使時(shí)鐘同步電路與載波同步環(huán)路能夠相互獨(dú)立，減少環(huán)路之間的耦合，因而使用廣泛。需要注意的是，Gardner算法收斂時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法直接應(yīng)用于數(shù)據(jù)量較少的突發(fā)通信模式。對(duì)于符號(hào)數(shù)目較少的通信，通常在有效接收數(shù)據(jù)開(kāi)始時(shí)還沒(méi)有收斂，因此并不能直接應(yīng)用。為了縮短Gardner算法收斂的時(shí)間，在捕獲期間需盡量減小時(shí)鐘相位和最佳采樣位置的相位偏差，即需要一種估計(jì)方法估計(jì)出最佳采樣位置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供一種可自適應(yīng)捕獲最佳采樣位置的無(wú)線突發(fā)通信PSK(Phase Shift Keying，相移鍵控)信號(hào)的符號(hào)同步方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種無(wú)線突發(fā)通信PSK信號(hào)的符號(hào)同步方法，包括對(duì)PSK信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)接收的射頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)重采樣、匹配濾波處理后得到每符號(hào)N(N為重采樣倍數(shù)乘以采樣速率)倍采樣的采樣序列x(kT_S)，然后截取采樣序列x(kT_S)的L(L≥10)個(gè)符號(hào)作為訓(xùn)練信號(hào)x_T(kT_S)，經(jīng)過(guò)時(shí)鐘捕獲處理得到最佳采樣位置k，然后將最佳采樣位置k和采樣序列x(kT_S)輸入反饋式符號(hào)同步環(huán)路系統(tǒng)，輸出最佳采樣序列y(nT_i)。

上述方案中時(shí)鐘捕獲處理包括反饋式時(shí)鐘捕獲和前向式時(shí)鐘捕獲，當(dāng)L<64時(shí)為反饋式時(shí)鐘捕獲，當(dāng)L≥64時(shí)為前向式時(shí)鐘捕獲。前向式捕獲速度要快于反饋式，但其訓(xùn)練符號(hào)L要求在64個(gè)符號(hào)以上，否則訓(xùn)練符號(hào)中可能會(huì)不包含1/T頻率分量而無(wú)法獲取最佳采樣位置；反饋式捕獲精度要優(yōu)于前向式，其訓(xùn)練符號(hào)L可以在10個(gè)符號(hào)以上截?cái)?，在輸入濾波器之前，L個(gè)訓(xùn)練符號(hào)可以小數(shù)倍插值，所以最佳位置可以精確到小數(shù)位。

具體地上述反饋式時(shí)鐘捕獲包括以下處理：分別以采樣位置1到N作為截取的起點(diǎn)，截取訓(xùn)練信號(hào)x_T(kT_S)的L個(gè)符號(hào)，則得到N組訓(xùn)練采樣樣本序列z(nT_i)，進(jìn)一步求得N組訓(xùn)練采樣樣本序列z(nT_i)的幅度值，得到N組幅值序列r，再計(jì)算N組幅值序列r的標(biāo)準(zhǔn)差，得到得到一組標(biāo)準(zhǔn)差序列Sd，標(biāo)準(zhǔn)差序列Sd中元素值最小的元素對(duì)應(yīng)的采樣位置即為最佳采樣位置k。

具體地上述前向式時(shí)鐘捕獲包括以下處理：對(duì)訓(xùn)練信號(hào)x_T(kT_S)做平方變換得到序列x(k)，然后對(duì)x(k)作L*N(N為重采樣倍數(shù)乘以采樣速率，L為截取的訓(xùn)練符號(hào)數(shù))點(diǎn)的離散傅里葉變換，提取1/T處的頻率分量x_m，根據(jù)公式ε_m＝-1/2πarg(x_m)得到絕對(duì)定時(shí)偏差估計(jì)值序列ε_m，絕對(duì)定時(shí)偏差估計(jì)值序列ε_m中，值最小的那個(gè)對(duì)應(yīng)的采樣位置即為最佳采樣位置k。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中反饋式符號(hào)同步環(huán)路系統(tǒng)中采用Gardner算法實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的反饋式捕獲最佳采樣位置的同步系統(tǒng)還包括可以采用較小的步長(zhǎng)(即對(duì)截取的訓(xùn)練信號(hào)的采樣位置間隔為小數(shù))來(lái)調(diào)整插值點(diǎn)位置，以提高精度。

本發(fā)明能夠獲得的有益技術(shù)效果包括：1、自適應(yīng)捕獲最佳采樣位置。即：起始點(diǎn)不同，捕獲的最佳采樣位置不同。2、最短可實(shí)現(xiàn)10個(gè)符號(hào)長(zhǎng)度的同步，解決了Gardner定時(shí)誤差位同步系統(tǒng)，在接收數(shù)據(jù)少時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)符號(hào)同步的問(wèn)題。3、通過(guò)采用較小步長(zhǎng)，最佳采樣位置可精確到小數(shù)位。

附圖說(shuō)明

圖1為反饋式捕獲最佳采樣位置的反饋式符號(hào)同步系統(tǒng)；

圖2為前向式捕獲最佳采樣位置的反饋式符號(hào)同步系統(tǒng)；

圖3為反饋式捕獲最佳采樣位置的流程圖；

圖4為前向式捕獲最佳采樣位置的流程圖。

具體實(shí)施方式

基于反饋式捕獲最佳采樣位置的反饋式符號(hào)同步系統(tǒng)如圖1所示，工作信號(hào)為采樣序列x(kT_S)，訓(xùn)練信號(hào)x_T(kT_S)為截取的x(kT_S)的幾十個(gè)符號(hào)，系統(tǒng)工作時(shí)，先將開(kāi)關(guān)k1打向A，開(kāi)關(guān)k₃打向B1，訓(xùn)練信號(hào)經(jīng)過(guò)反饋式同步環(huán)路后，輸出采樣樣本序列z(nT_i)，將z(nT_i)存到最佳采樣位置捕獲器中處理，得到最佳采樣位置k；然后將開(kāi)關(guān)k1打向A1，k₂閉合，k₃打向B2，工作信號(hào)以及最佳采樣位置經(jīng)過(guò)反饋式同步環(huán)路后，輸出最佳采樣樣本序列y(nT_i)。

基于前向式捕獲最佳采樣位置的反饋式符號(hào)同步系統(tǒng)如圖2所示，工作信號(hào)為采樣序列號(hào)為采樣序列x(kT_S)，訓(xùn)練信號(hào)x_T(kT_S)為截取的x(kT_S)的L(L>64)個(gè)符號(hào)，對(duì)x_T(kT_S)進(jìn)行平方變換得x(k)序列，根據(jù)公式(N為重采樣倍數(shù)乘以采樣速率，L為截取的訓(xùn)練符號(hào)數(shù))得到1/T處頻率分量x_m，進(jìn)一步，根據(jù)公式ε_m＝-1/2πarg(x_m)得到絕對(duì)定時(shí)偏差估計(jì)值ε_m，將ε_m存到最佳定時(shí)位置捕獲器中處理，得到最佳采樣位置k；然后將工作信號(hào)x(kT_S)和最佳采樣位置k通過(guò)反饋式同步環(huán)路后，輸出最佳采樣序列樣本y(nT_i)。

在本發(fā)明的方法中，圖3為反饋式捕獲最佳采樣位置的流程圖；具體步驟包括如下：

步驟30，信號(hào)經(jīng)過(guò)重采樣、匹配濾波等處理后得到每符號(hào)N倍采樣的采樣信號(hào)x(kT_S)，截取其中L(L<64)個(gè)符號(hào)，得到訓(xùn)練信號(hào)x_T(kT_S)。

步驟31，令采樣位置＝1作為反饋環(huán)路中插值濾波器的插值初值。

步驟32，反饋同步符號(hào)環(huán)路。

步驟33，輸出訓(xùn)練采樣樣本序列z(nT_i)。

步驟34，計(jì)算z(nT_i)的幅值，得到幅值序列r。

步驟35，計(jì)算幅值序列r的標(biāo)準(zhǔn)差，得到標(biāo)準(zhǔn)差值sd。

步驟36，判斷采樣位置是否小于N，若小于N，則采樣位置+1后作為反饋同步環(huán)路的初值重新注入環(huán)路；若大于等于N，則跳到第38步。

步驟37，采樣位置+1，跳到第32步；

步驟38，得到一組標(biāo)準(zhǔn)差序列Sd；

步驟39，Sd元素中，值最小的元素對(duì)應(yīng)的采樣位置即為最佳采樣位置。

在本發(fā)明的方法中，圖4為前向式捕獲最佳采樣位置的流程圖，具體步驟包括如下：

步驟40，信號(hào)經(jīng)過(guò)重采樣、匹配濾波等處理后得到每符號(hào)N倍采樣的采樣信號(hào)x(kT_s)。

步驟41，令采樣位置＝1作為符號(hào)截取的初值。

步驟42，截取L(L>64)個(gè)符號(hào)，作為訓(xùn)練信號(hào)x_T(kT_S)。

步驟43，對(duì)訓(xùn)練信號(hào)x_T(kT_S)做平方變換，得到序列x(k)。

步驟44，根據(jù)公式得到1/T處頻率分量x_m。

步驟45，根據(jù)公式ε_m＝-1/2πarg(x_m)得到絕對(duì)定時(shí)偏差估計(jì)值ε_m。

步驟46，判斷采樣位置是否小于N，若小于N，則采樣位置+1作為符號(hào)截取初值；若大于等于N，則跳到第48步。

步驟47，采樣位置+1，跳到第42步。

步驟48，得到一組絕對(duì)定時(shí)偏差估計(jì)值ε_m序列。

步驟49，絕對(duì)定時(shí)偏差估計(jì)序列的元素中，值最小的元素對(duì)應(yīng)的采樣位置即為最佳采樣位置。

本發(fā)明給出初相注入式符號(hào)同步的一種實(shí)現(xiàn)，該方法具有同步時(shí)間短、同步精度高、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用也證實(shí)了該方法的有效性。

此外，如果能統(tǒng)計(jì)出QAM、OQPSK、APSK等信號(hào)的輸出值的幅值特性，那么上述反饋式時(shí)鐘捕獲算法，也可推廣應(yīng)用到上述信號(hào)的基于符號(hào)同步系統(tǒng)中。