[发明专利]可见光通信的符号定时同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术应用领域，尤其涉及定时同步方法，可用于可见光通信系统中进行实时的符号定时同步。

背景技术

伴随着移动互联网产业的快速成长，WiFi已经成为人们生活中的必需品。但是WiFi应用领域受限、频谱范围狭窄等问题也日益的暴露出来。有鉴于此，可见光通信技术被提出，它兼具通信和照明双重功能，成为了近年来通信领域研究的一个热点。OFDM是通信领域应用最为广泛的一种调制方式，它的带宽分成很多相互正交的子载波，所以其频谱利用率很高，并且 CP(循环前缀)的加入有效解决了ISI(符号间干扰)和ICI(子信道间干扰)。然而上述优点的前提条件是子载波间要有良好的正交性，频率偏移对正交性的影响特别大，要想校正频率的偏移，就需要此系统的同步性能良好。目前，同步技术存在“相关峰平台”和多尖峰以及在确定正确定时位置用时过长造成的资源浪费等问题，针对这一问题，本发明公开了一种可见光通信的符号定时同步方法。

目前，本发明提及的符号定时方法主要分为两类：基于训练序列的辅助型符号定时方法与基于非训练序列的辅助类型符号定时方法。前者利用训练序列特有的相关性与结构特点来获取定时偏移，此方法在频率利用率方面虽然比非训练序列方法要低，但是可以获得更加准确的符号定时结果，并且在及其恶劣的信道条件下依旧可以得到良好的性能。基于训练序列的经典符号定时方法包括S&C算法、Minn算法以及Park算法，上述三种经典算法利用训练序列的结构特点并通过相关运算得到定时偏移估计函数，当定时偏移估计函数取得最大值时就为正确的符号定时位置。然而所述的三种经典算法在实际的应用中存在着非常明显的问题，主要包括以下两个方面：

其一是峰值问题：S&C算法在正确的FFT窗口附近处会出现一段的“平坦区”，形成所谓的“相关峰平台”；Minn算法出现了尖峰现象，解决了S&C算法中的平台现象，从而在一定程度上提高了定时准确性，但是存在一些副峰及尖峰不够尖锐等问题；Park算法虽然出现了尖锐的主峰但是会有尖锐的副峰出现并且计算复杂度比较高。

其二是实时性以及资源浪费问题:上述三种经典算法都是在得到定时估计函数的最大值时进行确定起始点，也即准确定时位置的，然而想要得到我们想要的最大值便要在一个符号内进行连续的比较，因此得到一个定时估计函数值时不能立刻确定到底是不是其最大值，故想要确定定时函数估计值是不是最大值我们至少需要判断一个符号周期才能够判断出来，此方法便延长了符号定时过程的处理时延，不能够进行实时的完成符号定时同步问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可见光通信的符号定时同步方法。可以有效的解决已有技术不存在尖锐并且单一的定时估计函数最大值，以及在确定正确定时位置用时过长造成的资源浪费问题。

本发明公开的符号定时同步技术方案实现过程如下：

(1)进行信道模型的建立，信道模型是可见光通信系统至关重要的一部分，信道的脉冲响应表达式可以表示为：在系统的接收端的数据序列我们表示为：

(2)计算移动相关值Z的大小，Z的数值大小我们可以表示为：

(3)计算动态门限值的大小，首先要计算接收数据序列相关长度内的能量，之后再乘上一个常数系数(有工程经验来确定此常数)由此值作为门限值的大小。

(4)比较移动相关值与动态门限值的大小，若是检测到某时刻，移动相关值大于或者等于动态门限值时，则此时的位置就是符号的定时位置。

(5)符号同步的FPGA实现，整体的同步部分采用两个EP2C35以及 Quartus II软件进行仿真实验，把FFT模块当作分界线，FFT前面的部分是符号定时同步和频率粗同步，FFT后面的部分是频率细同步以及采样时钟同步。

与现有技术相比，本发明提供的可见光通信的符号定时同步方法，具有在低信噪比的时候定时位置稳定并且准确，性能优良和实时性比较强，易于工程实现，节约资源，在可见光通信中将有良好的应用前景。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的整体实现框图；

图2是同步部分FPGA实现示意图；

图3是在高斯信道下的定时估计均方差随信噪比的变化示意图；

图4是在多经信道下的定时估计均方差随信噪比的变化示意图。

具体实施方式