[发明专利]适用于短突发通信时频联合同步的同步帧结构及同步方法

说明书

本发明属于无线通信领域以及军事通信领域，公开了一种适用于短突发通信时频联合同步的同步帧结构及同步方法，利用多根天线上相同的短同步训练序列完成粗定时同步，方法是用本地的短训练序列与接收信号做移位相关，找到最大峰值所在位置即为粗定时同步位置；然后利用数据部分的循环前缀与数据尾部的相关性，对CP长度内做相关，取其相关值在粗定时同步位置出的相位值得到相对频偏值，进而进行频偏纠正；最后利用本地的长训练序列与接收信号在粗定时同步(‑CP，+CP)(CP指循环前缀)范围内进行移位相关，得到精细定时同步。本发明与现有的帧结构设计相比，在定时同步准确度上有很大的提升。

技术领域

本发明属于无线通信及军事通信领域，尤其涉及一种适用于短突发通信时频联合同步的同步帧结构及同步方法。

背景技术

目前，最接近的现有同步技术主要有数据辅助和非数据辅助两种。对于数据辅助方式一般是利用训练序列或者数据上的循环前缀进行相关，通过相关值的特性找到定时同步，进而确定频偏估计。但是目前的算法中虽然相关性较好，但是门限很大，无法适应低信噪比的通信环境。还有人提出改进帧结构设计，将用于同步的训练序列按照一定的方式插入数据中，甚至研究了同步帧动态改变的帧结构设计，虽然在突发通信中效果可以，但是在更加苛刻的短突发通信中，因为所发射的有用数据本身就很短，这种方式明显不适用。对于频偏同步方案是在频域中搜索频谱图，找到频谱图的峰值，该峰值所在位置即对应于载波频偏的估计值，以及从这种方案延伸而提出的其他频偏估计算法，这些算法在有限导频开销的短突发通信中估计的精度都不高，难以达到短突发通信系统的要求。

在军事通信中，无线通信要求传输信号时间短，以达到隐蔽通信的目的。所以就要求很短的信号能得到很好的传输。在无线通信环境中，由于信号在传输过程中会受到或大或小的噪声干扰以及信道衰落等影响，使得信号在接收端接收以后受到很大的改变，所以首先需要进行同步，找到信号帧开始位置，以及获得频率偏移估计，进行频偏纠正，才能进行后面的信道估计和信道均衡等操作。

目前在短突发通信中，大多是对定时同步和频偏估计分开进行的，且很少在多天线单载波系统中使用，大多是针对多载波进行研究，而且一般都是算法复杂度高，硬件实现复杂。

综上所述，现有技术存在的问题是：时频同步分开进行，算法复杂度高，硬件实现不方便，在低信噪比环境中适应性差，受信道环境影响严重。由于短突发通信中可用的导频数据有限，限制了现有算法的精度，且大多是针对多载波系统进行研究的，没有在单载波频域均衡系统下实验仿真。

解决上述技术问题的难度在于：在有限的传输信号中尽量提高定时同步的准确性，进而根据数据帧结构在不增加额外冗余信息的情况下找到最佳的频偏估计算法，将时频同步联合起来，减少算法复杂度，便于硬件实现。

解决上述技术问题的意义在于：解决适用于军事通信中短突发通信同步问题，在做到通信隐蔽性的同时提高接收端同步性能，使得准确的恢复发送信号，提高通信质量。同时算法能够在低信噪比的通信环境下保证时频同步的准确性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于短突发通信时频联合同步的同步帧结构及同步方法。从仿真结果看来本发明比一般帧结构的定时同步发算法在准确率上提升14个dB，使系统定时更加准确，且能在很低的信噪比下达到这样的优良的性能。

本发明是这样实现的，一种适用于短突发通信时频联合同步的同步帧结构及同步方法，所述适用于短突发通信时频联合同步的同步帧结构及同步方法包括：

基于训练序列构成传输帧的导频，利用本地短训练序列与接收信号进行互相关，取得相关值的最大值所在位置作为粗定时同步点；

再利用粗定时同步点取有用数据前后CP段长的相关值对应的相位值，得到频偏，并通过频偏纠正进行定时细同步；