[发明专利]基于高阶累积量的定时同步环路状态检测方法

说明书

本发明公开了一种基于高阶累积量的定时同步环路状态检测方法，主要解决现有定时同步锁定检测方法在不同的信道条件下，需要大量的仿真确定判决门限值，其实用性和检测性能差的问题。其实现步骤包括：接收定时同步环路中的内插滤波器输出数据，并进行功率归一化处理；设置输入向量，并在环路每次执行后，均利用功率归一化处理的数据更新输入向量；求输入向量的二阶矩M₂₀、M₂₁及四阶矩M₄₂；计算输入向量的四阶累积量C₄₂；取C₄₂值的绝对值与设定的门限值进行比较，判断当前定时同步环路是否收敛，进而用状态机判断定时同步环路的工作状态。本发明克服了高斯噪声的影响，提高了实用性和检测性能，可用于单载波无线通信系统。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种对定时同步环路的同步检测方法，可用于单载波无线通信系统。

背景技术

单载波无线通信系统是一种技术成熟且完善的传输系统，时至今日单载波传输体系仍应用于大部分通信系统中。单载波在抗相位噪声和峰值平均功率方面有很多先天的优势。无线通信系统工作时，会受到噪声和干扰的影响，产生各种同步误差，其中定时误差使接收机不能对接收数据在最佳采样时刻进行采样，增加系统的误码率，甚至造成通信中断。

为了消除单载波系统中的定时误差，Gardner提出了一种定时误差的纠正算法，实现了定时同步的数字化。该算法主要由内插滤波器完成，相当于进行一次数模转换，低通滤波并重采样的操作，处理后的数据进入定时误差检测器，计算定时误差，环路滤波器滤除定时误差中的高频分量，数控振荡器利用定时误差计算内插滤波器需要的小数倍和整数倍的重采样时刻。该算法的各个模块组成了一个定时同步环路，称为定时同步环路。但定时同步环路在工作时，需要一个同步锁定检测方法指示它的状态，以方便接收机后面的模块进行相应的操作。

针对该问题，许多学者对同步锁定检测方法进行了研究。2006年Yair Linn在IEEETransaction on Wireless Communications上发表的文章“A Self-Normalizing SymbolSynchronization Lock Detector for QPSK and BPSK”中提出了一种检测方法，在定时同步环路存在定时误差时，该检测方法输出的S曲线值在0附近；定时同步环路锁定之后，该检测方法输出的S曲线的值为最大值。在0和最大值之间设定合适的门限值可以检测定时同步环路的状态。但是该方法受噪声的影响严重，在不同的信道环境中，需要仿真确定门限值，检测概率低，在低信噪比下实用性有限。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于高阶累积量的定时同步环路状态检测方法，以提高检测概率，增强实用性。

本发明的技术方案是：通过计算输入数据的高阶累积量消除高斯噪声的影响，在不同的信道条件下设定固定的门限值，在定时同步环路中，接收内插滤波器的输出数据，对该数据进行功率归一化；用功率归一化后的数据组成输入向量；计算输入向量的二阶矩和四阶矩；根据四阶累积量的定义计算输入向量的四阶累积量C₄₂；利用四阶累积量C₄₂的绝对值和设定好的门限值进行比较，判断同步环路的状态。其具体实现步骤包括如下：

(1)接收定时同步环路工作时，其内插滤波器产生的数据x＝a+jb，并对该数据进行功率归一化处理，功率归一化处理后的数据为x′＝a′+jb′，其中j表示虚数单位；

(2)设输入向量为X＝[x₀,x₁,x₂,…,x_k,…,x_N-1]，利用功率归一化处理后的数据x′＝a′+jb′更新该输入向量，得到更新后的输入向量为：