[发明专利]在超宽带系统中利用分数傅立叶域估计时钟频偏的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信中的同步技术，具体涉及一种分数域辅助的估计超宽带系统时钟频偏的方法。

背景技术

时钟频率偏移(以下简称为时钟频偏)是指由晶振产生的真实的时钟受到外界环境影响，而产生本地时钟频率漂移的现象，主要表现为收发端时钟频率的偏差。在物理层采用超宽带窄脉冲的无线分布式网络中，时钟频偏是网络层时间同步研究的重要问题。在网络层进行时钟频偏估计的时候，不可避免的会带来极大的网络开销且算法结构复杂。

发明内容

本发明为解决网络层中频偏估计所带来的网络开销大、算法结构复杂的问题，提供一种在超宽带系统中利用分数傅立叶域估计时钟频偏的方法。本发明由以下步骤实现：

步骤一、发射端超宽带脉冲波形产生器产生超宽带脉冲波形，通过发射端跳时码编码器编码后，由PPM调制器对信息源输出的高斯超宽带脉冲信息c(t)进行调制，调制输出的超宽带脉冲信号的形式为 其中p(t)为高斯类脉冲波形，T_s为帧周期，T_c为码片周期，C_j是伪随机跳时码，a是二进制序列代表PPM的调制信息，A₁表示超宽带信号的幅度；同时，由切普信号产生器产生切普信号s′₂(t)＝A₂·cos(2πf₀t+kπt²)，其中，f₀和k分别代表切普信号的中心频率及频率变化率，A₂表示切普信号的幅度，利用延时器将切普信号产生器产生的切普信号s′₂(t)相对于超宽带信号s₁(t)的每一帧的帧头延时T₁得到延时后的切普信号s₂(t)；

步骤二、将超宽带信号s₁(t)与延时后的切普信号s₂(t)相加得到发射信号s(t)，并由发送端天线发射；

步骤三、接收端天线接收信号经滤波器滤波后分为两路信号r(t)处理；

步骤四、根据发射端产生的切普信号s₂(t)的f₀和k，选择具有最佳能量聚集的分数阶p，一路信号r(t)进行离散p阶分数傅立叶变换，得到p阶分数傅立 叶变换信号f_p(u)，在分数域上，通过分数域门限检测器对p阶分数傅立叶变换信号f_p(u)进行门限检测，输出第一个超过门限的分数域冲击函数的峰值位置U₁，根据分数域冲击函数的峰值位置U₁，通过分数域-时域位置变换器得到对应的时域切普信号中心位置t₀，通过量纲归一化去除器去除t₀的量纲归一化，得到真实的切普信号时域中心位置t′₀；同时，由接收端超宽带脉冲波形产生器产生与发射端相同的超宽带脉冲波形，然后将该超宽带脉冲波形通过接收端跳时码编码器进行编码，模板信号产生器再根据接收端跳时码编码器的输出编码产生模板信号与另一路信号r(t)相关，得到的信号通过时域超宽带脉冲捕获器以获得时域超宽带脉冲信号r`(t)，然后由帧头位置判定器确定r`(t)的帧头所在位置T₀；

步骤五、通过定时间隔判决器判定切普信号的时域中心位置t′₀与超宽带脉冲信号帧头所在位置T₀的时间间隔T₂，其中T₂＝t′₀-T₀；

步骤六、将T₂输入到估计相对频偏器，根据帧头延时T₁得到接收端和发射端的时钟相对频偏的估计：a1=T2T1.]]>