[发明专利]一种全双工通信系统的快速定时同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全双工通信系统的快速定时同步方法，具体是涉及一种延时相乘的PN码同步捕获方法。

背景技术

定时同步是全双工通信系统的关键技术之一，定时同步的性能直接影响着通信质量。无线通信的定时同步算法主要分为3类：基于训练序列同步算法、基于循环前缀同步算法和盲同步算法，目前最常用的就是基于训练序列的同步算法。基于训练序列的同步算法的经典算法中多采用PN码序列作为训练序列，对PN码同步捕获的性能决定了定时同步的质量。很多学者对PN码同步捕获做了大量的研究，例如，河北大学的李彩霞，郑晓坤和韩晓霞等老师在河北大学学报(自然科学版)上发表的《OFDM定时同步算法》(ISSN1000-1565，Vol.31,No.6,November2011,31(6))提出的同步算法中采用了滑动相关法捕获PN码，使用滑动相关法，当两个PN码的相位差或时间差很大时，其相对滑动速度很慢，以至于搜索定时同步点的时间过长，尤其是对长PN码的捕获时间过长，不得不采用一些特殊的较短的码序列；另外，采用滑动相关每个采样点都需要进行长度为一个PN码的乘加运算，运算量比较大。

发明内容

本发明针对以上缺陷和不足，提出一种全双工通信系统的快速定时同步方法，该方法与传统方法相比在准确捕获的前提下，速度更快，运算量更小，而且硬件实现更简单。

本发明方法是通过下述具体技术方案来实现的。

一种全双工通信系统的快速定时同步方法，由以下系统实现，该系统包括延时单元、乘法运算单元1、阈值比较单元1、乘法运算单元2、阈值比较单元2和本地PN码产生单元，其中：

延时单元，完成对接收信号的延时，延时时间为一个PN码的周期；

乘法运算单元1，完成对原接收信号和延时后的接收信号进行逐点相乘运算；

阈值比较单元1，完成接收信号和接收信号的延时乘法运算(对应采样点相乘运算)后，统计这一个PN码周期长度个乘法运算值中大于设定阈值的数量；

本地PN码产生单元，完成产生和接收信号中完全相同的PN码；

乘法运算单元2，对延时单元中一个PN码周期长度的接收信号和本地产生的PN码做乘法(对应采样点相乘)运算；

阈值比较单元2，统计乘法运算单元2出来的相乘值中大于设定阈值的数量；

该方法步骤如下：

(1)发射端组帧

发射端在一帧数据的帧头部分加入两个完全相同的PN码序列作为导频信号，PN码周期长度为K；

(2)设定阈值和大于阈值数量的临界值

根据系统仿真和实际测试，设置乘法(对应采样点相乘)运算后的判决阈值为corr_threshold，设定一个PN码周期长度K个相乘值中大于阈值的数量的临界值为N；

(3)接收信号延时乘法运算

对接收信号延时一个PN码周期K，并接收信号做延时后的信号和原接收信号做乘法(对应采样点相乘)运算；

(4)阈值比较统计

比较乘法(对应采样点相乘)运算后的值和阈值corr_threshold的大小，统计在一个PN码长度K个乘法值中大于阈值corr_threshold的数量为M；

(5)延时信号和本地PN码乘法运算

如果统计的数量M超过设定的临界值N，再用延时的信号和本地产生的PN码做乘法(对应采样点相乘)运算，执行步骤(6)，否则如果统计的数量M不大于设定的临界值N，重新返回第(3)步；

(6)定时同步点判决

比较步骤(5)乘法运算后的乘法值和阈值corr_threshold的大小，并统计一个PN码长度K个乘法值中大于阈值corr_threshold的数量为L，如果统计数量L仍大于临界值N，就找到定时同步点，定时同步完成，否则重新返回第(3)步。

所述PN码是具有与白噪声类似的自相关性质的+1和-1所构成的双极性编码序列。

本发明所提供定时同步方法，巧妙利用了PN码自相关特性和噪声的随机特性实现了定时同步，大大减少乘法次数，降低了运算量和复杂度，采用阈值比较的方式，无需进行累加运算，可以快速准确找到定时同步点。

附图说明

图1是本发明发射端组帧时一帧数据的结构图，帧头部分包括2个完全相同的PN码序列，其中每个PN码序列的长度都为K，成帧后发射。

图2是本发明方法中接收端PN码捕获过程的结构框图。