基于多角度分?jǐn)?shù)階相關(guān)協(xié)同的同步捕獲與跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 同步是移動通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，其目的是實(shí)現(xiàn)收發(fā)兩端的信號在時(shí)間上步調(diào)一 致，它直接影響著通信的質(zhì)量。因此，如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確的同步是通信系統(tǒng)中首要解 決的問題。在數(shù)字通信中，信息流往往是W-個(gè)或幾個(gè)碼元組成一帖來傳送。接收端必須 知道運(yùn)些帖的起止時(shí)刻，否則無法正確恢復(fù)信息。同步的目的就是給出帖的開頭和結(jié)尾的 標(biāo)記，在接收端根據(jù)運(yùn)些標(biāo)記來設(shè)別出運(yùn)一帖。運(yùn)些標(biāo)記往往用一些特殊的碼組來表示，例 如己克碼、PN序列、Zadoff-化U序列等。
[0003] 現(xiàn)有同步方法通常基于傳統(tǒng)相關(guān)運(yùn)算，實(shí)際工程應(yīng)用中通常是利用設(shè)定檢測口限 的方法來尋找相關(guān)函數(shù)的峰值W獲取同步信息。為了提高檢測概率和降低虛警概率，往往 要求同步信號的相關(guān)函數(shù)具有精銳的特性。然而，在檢測過程中由于信道的影響，計(jì)算得到 的同步信號的相關(guān)函數(shù)并不是如預(yù)期的是一個(gè)尖銳的峰值，所W很難準(zhǔn)確找到同步。此外， 若欲提高同步精度需要提高信號的采樣頻率，運(yùn)樣會大大增加系統(tǒng)的計(jì)算開銷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)同步碼的快速同步捕獲和精確同步跟蹤，從而提供一種基于多 角度分?jǐn)?shù)階相關(guān)協(xié)同的同步捕獲與跟蹤方法。 陽〇化]基于多角度分?jǐn)?shù)階相關(guān)協(xié)同的同步捕獲與跟蹤方法，它由W下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0006] 步驟一、接收端確定同步捕獲參數(shù)，所述捕獲參數(shù)包括分?jǐn)?shù)階相關(guān)器的旋轉(zhuǎn)角度 a。。。、比較器的檢測口限Vth和相位捜索控制模塊輸出同步碼相位的變化量AT。。。；
[0007] 同時(shí)，接收端確定同步跟蹤參數(shù)，所述同步跟蹤參數(shù)包括分?jǐn)?shù)階相關(guān)器的旋轉(zhuǎn)角 度atf。、相位捜索控制模塊輸出同步碼相位的變化量ATtt。和本地同步碼的超前和滯后量 T化3,且2Ttra《Te;Te為碼元寬度；
[0008] 同步捕獲過程：
[0009] 步驟二、采用捕獲參數(shù)控制模塊根據(jù)步驟一中所確定捕獲參數(shù)，將接收信號r(t) 與本地同步碼通過分?jǐn)?shù)階相關(guān)器，計(jì)算出兩者在旋轉(zhuǎn)角度為a。。。的分?jǐn)?shù)階相關(guān)函數(shù)峰值 Vacq;
[0010]步驟=、將步驟二中分?jǐn)?shù)階相關(guān)器的輸出值V。。。送給口限比較器，并判斷分?jǐn)?shù)階相 關(guān)器的輸出值V。。。是否小于檢測口限Vth; W11] 當(dāng)V。。。小于檢測口限Vth時(shí)，則本地同步碼的相位和接收到的同步碼的相位不同， 口限比較器輸出一個(gè)信號給同步碼相位捜索控制模塊，在相位捜索控制模塊的控制下，本 地同步碼產(chǎn)生器改變輸出同步碼的相位狀態(tài)，同步碼相位的變化量為AT。。。;若改變后的 本地同步碼的相位狀態(tài)仍與接收同步碼的相位狀態(tài)不同，n限比較器繼續(xù)輸出一個(gè)信號給 相位捜索控制模塊，使相位捜索控制模塊再一次改變本地參考同步碼的相位；
[0012] 直至本地參考同步碼的相位狀態(tài)趨近于接收同步碼的相位狀態(tài)時(shí)，分?jǐn)?shù)階相關(guān)器 的輸出V。。。超過檢測口限Vth，即完成同步碼的同步捕獲，轉(zhuǎn)入同步跟蹤過程；
[001引 同步跟蹤過程：
[0014] 步驟四、將接收信號分成=路，跟蹤參數(shù)控制模塊根據(jù)步驟一中所確定的跟 蹤參數(shù)，將其中兩路信號分別與本地參考同步碼的超前碼C(t-T'd+TtJ和滯后碼 C(t-T'd-Ttr。）進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度為atr。的分?jǐn)?shù)階相關(guān)運(yùn)算；
[0015] 將另一路信號與本地參考同步碼C(t-T'd)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度為atf。的分?jǐn)?shù)階相關(guān) 運(yùn)算，其中T'd是對接收同步碼未知時(shí)延量Td的估計(jì)值，經(jīng)包絡(luò)檢波后送給判決器用于 信息數(shù)據(jù)恢復(fù)；
[0016] 步驟五、將步驟四中超前和滯后相關(guān)支路的輸出經(jīng)包絡(luò)檢波送給加法器，產(chǎn)生誤 差信號；并將該誤差信號經(jīng)過一個(gè)低通濾波器進(jìn)行濾波，W平滑噪聲對同步跟蹤的影響；
[0017] 并判斷該誤差信號是否為正，如判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟五一；如果判斷結(jié)果為 否，則執(zhí)行步驟五二；
[0018] 步驟五一、則本地同步碼的超前碼的相位狀態(tài)比滯后碼的相位狀態(tài)更趨近接收同 步碼的相位狀態(tài)，則在相位捜索控制模塊的控制下，使本地同步碼產(chǎn)生器輸出同步碼的相 位狀態(tài)進(jìn)行超前調(diào)整，相位調(diào)整的變化量為AT tf。；
[0019] 若調(diào)整后誤差信號仍為正，相位捜索控制模塊再一次超前調(diào)整本地參考同步碼的 相位，直到本地參考同步碼的相位狀態(tài)趨近接收同步碼的相位狀態(tài)，則實(shí)現(xiàn)了同步碼的同 女^里艮臣宗；
[0020] 步驟五二、則本地同步碼的滯后碼的相位狀態(tài)比超前碼的相位狀態(tài)更接近接收同 步碼的相位狀態(tài)，相位捜索控制模塊將滯后調(diào)整本地參考同步碼的相位，直到本地參考同 步碼的相位狀態(tài)趨近接收同步碼的相位狀態(tài)，則實(shí)現(xiàn)了同步碼的同步跟蹤。
[0021] 本發(fā)明基于不同旋轉(zhuǎn)角度下分?jǐn)?shù)階自相關(guān)函數(shù)的峰值相同、尖銳程度不同的特 點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)信號參數(shù)和性能指標(biāo)通過旋轉(zhuǎn)角度來選擇尖銳程度不同的分?jǐn)?shù)階自相關(guān)函數(shù) 用于通信信號同步碼的同步捕獲和跟蹤，即通過旋轉(zhuǎn)角度選擇峰值相對較寬的分?jǐn)?shù)階相關(guān) 函數(shù)進(jìn)行同步碼的快速捕獲，然后再利用旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的峰值較尖銳的分?jǐn)?shù)階相關(guān)函數(shù)來 實(shí)現(xiàn)同步碼的精確跟蹤。與傳統(tǒng)基于經(jīng)典相關(guān)的同步方法相比，該方法時(shí)鐘抖動減小，對定 位等信號處理有貢獻(xiàn)。此外，對系統(tǒng)誤碼性能有一定的改善。
【附圖說明】
[0022] 圖1是不同旋轉(zhuǎn)角度下矩形脈沖信號的分?jǐn)?shù)階自相關(guān)函數(shù)仿真示意圖；
[0023] 圖2是不同旋轉(zhuǎn)角度下己克碼的分?jǐn)?shù)階自相關(guān)函數(shù)仿真示意圖；
[0024] 圖3是在k= -1，W。= 4的情況下，不同旋轉(zhuǎn)角度下線性調(diào)頻信號的分?jǐn)?shù)階自相 關(guān)函數(shù)仿真示意圖；
[00巧]圖4是在q= 4,Nzc= 7, 1 = 0的情況下，不同旋轉(zhuǎn)角度下Zadoff-化U序列的分 數(shù)階自相關(guān)函數(shù)仿真示意圖；
[0026] 圖5是同步捕獲系統(tǒng)原理不意圖；
[0027] 圖6是同步跟蹤系統(tǒng)原理不意圖；
[0028] 圖7是基于經(jīng)典相關(guān)和分?jǐn)?shù)階相關(guān)同步方法的誤碼率比較仿真示意圖；
[0029] 圖8是基于分?jǐn)?shù)階相關(guān)和經(jīng)典相關(guān)的同步抖動比較仿真示意圖；
[0030] 圖9中基于分?jǐn)?shù)階相關(guān)和經(jīng)典相關(guān)的同步跟蹤抖動的方差比較仿真示意圖；
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0031] 一、基于多角度分?jǐn)?shù)階相關(guān)協(xié)同的同步捕獲與跟蹤方法，它由W下 步驟實(shí)現(xiàn)：
[0032] 步驟一、接收端，根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)及所選同步碼的參數(shù)確定同步捕獲過程中分 數(shù)階相關(guān)器的旋轉(zhuǎn)角度a。。。、比較器的檢測口限Vth和相位捜索控制模塊輸出同步碼相位 的變化量AT。。。;同時(shí)，確定同步跟蹤過程中分?jǐn)?shù)階相關(guān)器的旋轉(zhuǎn)角度atf。、相位捜索控制 模塊輸出同步碼相位的變化量ATtf。和本地同步碼的超前和滯后量Ttf。，且2 1T。。
[0033] 步驟二、在捕獲參數(shù)控制模塊根據(jù)步驟一中所確定捕獲參數(shù)的作用下，將接收信 號r(t)與本地同步碼通過分?jǐn)?shù)階相關(guān)器，計(jì)算出它們角度為a。。。的分?jǐn)?shù)階相關(guān)函數(shù)峰值 VacqO
[0034] 步驟S、將步驟二中分?jǐn)?shù)階相關(guān)器的輸出V。。。送給口限比較器。當(dāng)V。。/]、于檢測 口限Vth時(shí)，說明本地同步碼的相位和接收到的同步碼的相位不同，n限比較器輸出一信號 給同步碼相位捜索控制模塊，在相位捜索控制模塊的作用下，本地同步碼產(chǎn)生器改變輸出 同步碼的相位狀態(tài)，相位的變化量為AI。。。。若改變后的本地同步碼的相位狀態(tài)仍與接收 同步碼的相位狀態(tài)不同，n限比較器繼續(xù)輸出一信號給相位捜索控制模塊，使它再一次改 變本地參考同步碼的相位，直到本地參考同步碼的相位狀態(tài)很接近接收同步碼的相位狀態(tài) 時(shí)，分?jǐn)?shù)階相關(guān)器的輸出V。。。超過檢測口限Vth，即認(rèn)為實(shí)現(xiàn)了同步碼的同步捕獲，從而轉(zhuǎn)入 同步跟蹤。
[0035] 步驟四、待步驟=完成同步捕獲后，將接收信號分成=路，在跟蹤參數(shù)控制模 塊根據(jù)步驟一中所確定跟蹤參數(shù)的作用下，其中兩路分別與本地參考同步碼的超前碼 C(t-T'd+TtJ和滯后碼C(t-T'廣TtJ進(jìn)行atra角度的分?jǐn)?shù)階相關(guān)運(yùn)算；另一路與 本地參考同步碼C(t-T'd)進(jìn)行角度為atf。的分?jǐn)?shù)階相關(guān)運(yùn)算，其中T'd是對接收同 步碼