用于信號(hào)并行處理的定時(shí)同步方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信信號(hào)處理領(lǐng)域，特別涉及用于信號(hào)并行處理的定時(shí)同步方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，通信信號(hào)處理技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，在航空、航天、國(guó)防等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)步，用戶對(duì)通信信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性和抗干擾性要求越來(lái)越高，使得通信信號(hào)處理技術(shù)難度越來(lái)越大。
[0003]通信信號(hào)解調(diào)過(guò)程中，常用的定時(shí)同步方法有:早遲門、Gardner、泰勒米勒定時(shí)同步算法。以上三種定時(shí)同步算法都必須采用復(fù)雜的數(shù)字鎖相環(huán)的方式進(jìn)行閉環(huán)跟蹤提取同步時(shí)鐘才能達(dá)到較好的性能，在常規(guī)的串行處理應(yīng)用中復(fù)雜度已相當(dāng)高，在并行處理時(shí)其復(fù)雜度呈指數(shù)倍增長(zhǎng)。
[0004]高速信號(hào)傳輸是未來(lái)通信系統(tǒng)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一，當(dāng)前很多研究單位都力圖解決高速信號(hào)處理中的一系列難題，因當(dāng)前數(shù)字信號(hào)處理器件處理速度的制約，將高速串行信號(hào)處理轉(zhuǎn)換為多路低速并行處理是一種有效的解決手段。然而將串行處理轉(zhuǎn)換為多路并行處理不僅算法復(fù)雜度呈指數(shù)倍提高，而且硬件資源的消耗也呈指數(shù)倍增多，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期也大大延長(zhǎng)。
[0005]公開(kāi)號(hào)為104125052A的專利，提出了一種高速并行定時(shí)同步方法，此方法理論上能實(shí)現(xiàn)對(duì)高速信號(hào)的并行處理，然而需要對(duì)多路并行信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，將并行信號(hào)和獨(dú)特字進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)才能提取定時(shí)誤差，根據(jù)定時(shí)誤差信息進(jìn)行采樣和插值等處理，需要消耗大量的硬件乘法器資源，而且處理延時(shí)較大，復(fù)雜度較高。
[0006]公開(kāi)號(hào)為103746790A的專利，提出了一種基于內(nèi)插的并行定時(shí)同步方法，其實(shí)現(xiàn)原理與傳統(tǒng)的串行閉環(huán)跟蹤結(jié)構(gòu)的定時(shí)同步原理基本相同，通過(guò)并行內(nèi)插濾波器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)接收到的并行信號(hào)進(jìn)行定時(shí)同步插值，理論上能實(shí)現(xiàn)對(duì)高速信號(hào)的并行處理，然而并行插值濾波器和并行數(shù)控振蕩器設(shè)計(jì)不僅需要消耗大量的硬件乘法器資源和存儲(chǔ)器資源，而且閉環(huán)跟蹤的算法結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。
[0007]上述可知，現(xiàn)有技術(shù)中，信號(hào)同步過(guò)程中通常算法非常復(fù)雜，需要消耗大量的硬件資源，同步速度慢，信號(hào)延時(shí)較大，抗干擾性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決信號(hào)同步過(guò)程中算法非常復(fù)雜，消耗大量的硬件資源，同步速度慢，抗干擾性差，信號(hào)延時(shí)較大的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種用于信號(hào)并行處理的定時(shí)同步方法及裝置。本發(fā)明在碼元周期與系統(tǒng)時(shí)鐘周期存在一定偏差時(shí)，可以對(duì)信號(hào)采樣通道進(jìn)行補(bǔ)償來(lái)定時(shí)同步。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種用于信號(hào)并行處理的定時(shí)同步方法，該方法包括:
[0010]信號(hào)處理系統(tǒng)基于已知的信號(hào)帶寬、調(diào)制方式和系統(tǒng)時(shí)鐘周期，采用并行處理的方式接收信號(hào)；
[0011]在每個(gè)碼元周期內(nèi)采集N個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)數(shù)N根據(jù)調(diào)制方式和系統(tǒng)時(shí)鐘周期確定，由采樣點(diǎn)N確定采樣點(diǎn)分布的通道數(shù)M，其中M是N的整數(shù)倍；
[0012]將各系統(tǒng)時(shí)鐘周期內(nèi)的各相同通道內(nèi)的采樣點(diǎn)的功率值分別累加，將累加的功率最大的通道判決為最佳采樣通道；
[0013]將最佳采樣通道的位置與中間通道的位置相比較，
[0014]當(dāng)最佳采樣通道的位置與中間通道的位置存在偏離時(shí)，
[0015]對(duì)于后續(xù)采樣，向左或向右偏移一個(gè)通道來(lái)確定最佳采樣通道；
[0016]如果向左或向右偏移一個(gè)通道確定的最佳采樣通道依然與中間通道不一致，則繼續(xù)對(duì)于后續(xù)采樣向左或向右偏移一個(gè)通道確定的最佳采樣通道，直到最佳采樣通道與中間通道的位置接近；
[0017]輸出定時(shí)同步的信號(hào)。
[0018]由此，本實(shí)施方式中，當(dāng)碼元周期與系統(tǒng)時(shí)鐘周期存在一定偏差時(shí)，對(duì)信號(hào)采樣通道進(jìn)行補(bǔ)償來(lái)定時(shí)同步，具體利用接收的信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后得到的基帶信號(hào)碼元具有升余弦特性，將功率最大的采樣通道調(diào)整至升余弦波形的波峰所對(duì)應(yīng)的通道附近，使得信號(hào)與其波形相匹配的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)同步。其中，將各相同通道內(nèi)的采樣信號(hào)的功率值分別累加，較大程度消除了噪聲和突發(fā)干擾的影響，提高了采樣信號(hào)的準(zhǔn)確性。另外，通過(guò)合理設(shè)計(jì)每個(gè)碼元周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)與系統(tǒng)處理通道數(shù)滿足整數(shù)倍關(guān)系，既不需要進(jìn)行內(nèi)插濾波，又不需要進(jìn)行碼元相關(guān)檢測(cè)和碼元之間采樣時(shí)間差估計(jì)，更不需要進(jìn)行閉環(huán)跟蹤，本方法僅僅需要比較、選擇、累加等簡(jiǎn)單算法就可以實(shí)現(xiàn)，該方法復(fù)雜度低、系統(tǒng)處理延時(shí)小，同步過(guò)程收斂快，性能穩(wěn)定可靠，效率高，在高速信號(hào)并行傳輸過(guò)程中定時(shí)同步性高。
[0019]在一些實(shí)施方式中，所述當(dāng)最佳采樣通道的位置與中間通道的位置存在偏離時(shí)，對(duì)于后續(xù)采樣，向左或向右偏移一個(gè)通道來(lái)確定最佳采樣通道包括:
[0020]最佳采樣通道在中間通道的前面時(shí)，控制后續(xù)輸入的采樣點(diǎn)整體往通道M偏移一個(gè)通道。或者，最佳采樣通道在中間通道的后面時(shí)，控制后續(xù)輸入的采樣點(diǎn)整體往通道I偏移一個(gè)通道。
[0021]在一些實(shí)施方式中，多次判斷最佳采樣通道是否相對(duì)于中間通道位置有所偏離并將位置進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)最佳采樣通道的位置穩(wěn)定后才輸出并行信號(hào)。
[0022]由此，本實(shí)施方式多次調(diào)整最佳采樣通道的位置，使得最佳采樣通道的位置偏離趨勢(shì)越來(lái)越小，同步性越來(lái)越高。
[0023]在一些實(shí)施方式中，當(dāng)所有的累加的采樣點(diǎn)的功率值均大于預(yù)先設(shè)置值K時(shí)，則將所有的累加的采樣點(diǎn)的功率值均減去K。
[0024]由此，本實(shí)施方式將所有的累加的采樣信號(hào)的功率值減去K(該值可以根據(jù)需要靈活設(shè)置)，使得各采樣信號(hào)的數(shù)值變小，各數(shù)值之間的差異變大，不僅簡(jiǎn)便數(shù)據(jù)運(yùn)算，節(jié)省硬件開(kāi)銷。
[0025]在一些實(shí)施方式中，在脈沖突發(fā)通信過(guò)程中，若每脈沖內(nèi)有效信號(hào)數(shù)量較少(例如少于16個(gè))，且前后各脈沖信號(hào)互不相關(guān)時(shí)，則可以對(duì)當(dāng)前脈沖內(nèi)處理的有效信號(hào)按照碼元周期進(jìn)行整數(shù)倍復(fù)制，并將所復(fù)制的信號(hào)補(bǔ)充至待處理脈沖信號(hào)前。
[0026]由此，本實(shí)施方式保證了窄脈沖突發(fā)通信時(shí)，有足夠的數(shù)據(jù)用于定時(shí)同步過(guò)程中，進(jìn)而保證定時(shí)同步的正確可靠。
[0027]在一些實(shí)施方式中，本方法還包括:
[0028]在脈沖突發(fā)通信過(guò)程中，若前后各脈沖信號(hào)互不相關(guān)時(shí)，在前一脈沖周期內(nèi)的信號(hào)處理結(jié)束后，將所有的累加的采樣點(diǎn)的功率值全部清零。
[0029]由此，本實(shí)施方式將所有的累加的采樣信號(hào)的功率值全部清零，可消除前一脈沖內(nèi)信號(hào)定時(shí)同步對(duì)后一脈沖信號(hào)定時(shí)同步的影響，使得信號(hào)同步性更高。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出了一種用于信號(hào)并行處理的定時(shí)同步裝置，該裝置包括:
[0031]用于信號(hào)處理系統(tǒng)基于已知的信號(hào)帶寬、調(diào)制方式和系統(tǒng)時(shí)鐘周期，采用并行處理的方式接收信號(hào)的接收器；
[0032]用于在每個(gè)碼元周期內(nèi)采集N個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)數(shù)N根據(jù)所述調(diào)制方式和系統(tǒng)時(shí)鐘周期確定，由采樣點(diǎn)N確定采樣點(diǎn)分布的通道數(shù)M，其中M是N的整數(shù)倍的采集器；
[0033]用于將各系統(tǒng)時(shí)鐘周期內(nèi)的各相同通道內(nèi)的采樣點(diǎn)的功率值分別累加的累加器;
[0034]用于將累加的功率最大的通道判決為最佳采樣通道的選擇器；
[0035]用于將所述最佳采樣通道的位置與中間通道的位置相比較的比較器；
[0036]用于當(dāng)所述最佳采樣通道的位置與中間通道的位置存在偏離時(shí)，對(duì)于后續(xù)采樣，向左或向右偏移一個(gè)通道來(lái)確定最佳采樣通道；如果向左或向右偏移一個(gè)通道確定的最佳采樣通道依然與中間通道不一致，則繼續(xù)對(duì)于后續(xù)采樣向左或向右偏移一個(gè)通道確定的最佳采樣通道，直到最佳采樣通道與中間通道的位置接近的寄存器；
[0037]用于輸出定時(shí)同步的信號(hào)的輸出器。
[0038]由此，本實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)過(guò)程中通過(guò)合理設(shè)計(jì)每個(gè)碼元周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)與系統(tǒng)處理通道數(shù)滿足整數(shù)倍關(guān)系，既不需要進(jìn)行內(nèi)插濾波，又不需要進(jìn)行碼元相關(guān)檢測(cè)和碼元之間采樣時(shí)間差估計(jì)，更不需要進(jìn)行閉環(huán)跟蹤，算法上采用基本的邏輯器件如寄存器、比較器、多路選擇器、累加器等就能實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施方式中，最佳采樣通道的位置與中間通道的位置偏離較大時(shí)，定時(shí)同步的效果尤其明顯。
[0039]上述可知，本實(shí)施方式中，當(dāng)碼元周期與系統(tǒng)時(shí)鐘周期存在一定偏差時(shí)，對(duì)信號(hào)采樣通道進(jìn)行補(bǔ)償來(lái)定時(shí)同步，具體利用接收的信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后得到的基帶信號(hào)碼元具有升余弦特性，將功率最大的采樣通道調(diào)整至升余弦波形的波峰所對(duì)應(yīng)的通道附近，使得信號(hào)與其波形相匹配的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，將各相同通道內(nèi)的采樣信號(hào)的功率值分別累加，較大程度消除了噪聲和突發(fā)干擾的影響，提高了采樣信號(hào)的準(zhǔn)確性。另外，通過(guò)合理設(shè)計(jì)每個(gè)碼元周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)與系統(tǒng)處理通道數(shù)滿足整數(shù)倍關(guān)系，既不需要進(jìn)行內(nèi)插濾波，又不需要進(jìn)行碼元相關(guān)檢測(cè)和碼元之間采樣時(shí)間差估計(jì)，更不需要進(jìn)行閉環(huán)跟蹤，本方法僅僅需要比較、選擇、累加等簡(jiǎn)單算法就可以實(shí)現(xiàn)