CN101854714B - 一种利用1bit量化硬判决获得无线通信定时粗同步的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用1bit量化硬判决获得无线通信定时粗同步的方法，属于无线移动通信同步技术领域，其特征在于：接收端将解调后的信号对其首先进行1bit量化；量化后信号通过匹配滤波器匹配滤波；滤波结果和固定阈值直接比较来寻找同步头，从而实现定时粗同步。该方案可以有效消除采用数据帧来解决多用户、多点接入时信号频繁大幅衰落引起的虚警问题；同时滤波结果幅度动态范围较小，判决阈值可以固定不变不需要自适应，另外量化后只有1bit信息，从而可以有效减少运算量，降低同步模块复杂度。

Description

一种利用1bit量化硬判决获得无线通信定时粗同步的方法

技术领域

本发明属于无线移动通信同步技术领域，涉及一种适用于无线通信***的定时粗同步方法。

背景技术

在无线通信***中，定时同步的获取至关重要。接收端需要克服信道时间选择性和频率选择性以及其他用户干扰等因素准确完成同步，进而才可以完成FFT、信道估计等一系列后续操作，所以准确同步是完成后续工作的前提。定时同步通常由定时粗同步和定时细同步两步来完成，其中定时粗同步主要用于检测数据帧的到来，定时细同步主要是检测帧头的精确位置，以确定解调端FFT的开窗位置。

以往定时粗同步中信号都是按照多bit量化后通过匹配滤波器滤波，再和粗同步阈值相比较来捕获同步头。由于多bit量化后滤波结果幅度动态范围较大，粗同步阈值需要比较复杂的自适应过程；同时对于通过数据帧来实现多用户、多点接入的通信***，由于数据业务的突发性以及在同一帧内其他用户的干扰，使得多bit量化经常出现虚警现象。为了解决上述问题，提出了将信号1bit量化后利用固定阈值来判定帧头位置的新的定时粗同步方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种利用1bit量化硬判决获得无线通信定时粗同步的方法。

本发明的特征是在无线通信***接收端依次按照以下步骤实现的：

步骤(1).用一个1bit量化器按照以下步骤对解调后的信号进行1bit量化：

步骤(1.1).把所述解调后的信号分离为I路和Q路共两路信号，

步骤(1.2).把所述I路信号和Q路信号均采用1bit量化器量化，幅度大于0者量化为1，幅度小于0者量化为-1，

步骤(1.3).把步骤(1.2)中量化得到的信号相加后再输出比特流；

步骤(2).对步骤(1.3)输出的比特流用一个冲激响应码码长与数据帧格式中所设定同步码码长相等的匹配滤波器进行匹配滤波，得到滤波后信号，同步码码长为1024；

步骤(3).用一个硬判决器先对步骤(2)输出的滤波后信号的幅度与设定阈值相比较，遇到超过该阈值的波峰认为是捕获到同步头，完成粗同步，所述阈值为220，单位与所述1bit量化器的输出幅度相同。

本发明利用1bit量化后和固定阈值直接硬判决的方法，以损失一定同步捕获能力为代价，有效的消除了采用数据帧来解决多用户、多点接入时信号频繁大幅衰落引起的虚警问题；同时滤波结果幅度动态范围较小，判决阈值固定不变不需要复杂的自适应过程，量化后只有1bit信息，从而可以有效减少运算量，降低同步模块复杂度。

附图说明

图1.表示采用1bit量化硬判决方法实现定时粗同步的算法流程。

图2.表示采用1bit量化硬判决方法实现定时粗同步的硬件实现流程。

图3.表示采用1bit量化硬判决方法实现定时粗同步最恶劣条件下的检测概率。

图4.表示采用1bit量化硬判决方法实现定时粗同步最恶劣条件下的虚警概率。

具体实施方式

假设数据帧头部为1024点PSC码同步头，本发明具体实现步骤(附图1)为：

1)1bit量化：接收端将解调后的信号I、Q两路均采用1bit量化，即幅度大于0量化为1，反之则量化为-1，单位以1bit量化器实际输出幅度为准；

2)匹配滤波：对量化后的比特流采用1024点长的PSC码匹配滤波器进行匹配滤波；

3)硬判决：硬判决阈值固定为220(单位以1bit量化器实际输出幅度为准)。利用比较器将匹配滤波后的信号幅度和硬判决阈值相比较，遇到超过阈值的波峰就认为是捕获到同步头，完成粗同步。

其相应硬件实现框图如附图2所示。

上述具体实施示例只是为了具体说明1bit量化硬判决方法的操作步骤，其中所选PSC码同步头只是为了举例说明，同时1bit量化后的幅度大小、1024点的同步头长度为随意设定，220的硬判阈值与之相适应，这些具体数据和所选同步头码均不能用以限定本发明的保护范围，即只要按本权利要求所述的步骤实施，其中数据和同步头码的任意变化均应属于本发明的保护范畴。

1bit量化硬判决同步时，***明当两帧功率差4倍时其相应的相关峰幅度差10倍以上，所以小功率数据帧对大功率数据帧产生相关峰影响基本很小，可见这种方法效果恶化最严重情况出现在多径或者多天线***中等幅多条数据帧相互抵消。为验证1bit量化硬判决同步方法性能，仿真测试了如下条件时的检测概率(附图3)和虚警概率(附图4)：SNR(信噪比)0dB，硬判阈值220，等幅度多径数从1到14条，延时在合理区间内随机分布。由附图3、附图4可以看出同步头为1024点，硬判阈值设为220时，等幅多径数小于9时检测概率基本没有下降，超过9后下降也不是很严重，并且虚警概率几乎为0，总体取得了较好的效果。

Claims (1)

1.一种利用1bit量化硬判决获得无线通信定时粗同步的方法，其特征在于，是在无线通信***接收端依次按照以下步骤实现的：

步骤(1).用一个1bit量化器按照以下步骤对解调后的信号进行1bit量化：

步骤(1.1).把所述解调后的信号分离为I路和Q路共两路信号，

步骤(1.2).把所述I路信号和Q路信号均采用1bit量化器量化，幅度大于0者量化为1，幅度小于0者量化为-1，

步骤(1.3).把步骤(1.2)中量化得到的信号相加后再输出比特流；

步骤(2).对步骤(1.3)输出的比特流用一个冲激响应码码长与数据帧格式中所设定同步码码长相等的匹配滤波器进行匹配滤波，得到滤波后信号，同步码码长为1024；

步骤(3).用一个硬判决器先对步骤(2)输出的滤波后信号的幅度与设定阈值相比较，遇到超过该阈值的波峰认为是捕获到同步头，完成粗同步，所述阈值为220，单位与所述1bit量化器的输出幅度相同。

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