CN113132287B - 一种ofdm***中的同步检测方法及装置 - Google Patents
一种ofdm***中的同步检测方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113132287B CN113132287B CN202110374205.6A CN202110374205A CN113132287B CN 113132287 B CN113132287 B CN 113132287B CN 202110374205 A CN202110374205 A CN 202110374205A CN 113132287 B CN113132287 B CN 113132287B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- value
- peak
- synchronization
- peaknum
- correlation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 16
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 7
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 11
- 238000005562 fading Methods 0.000 abstract description 3
- 101100368149 Mus musculus Sync gene Proteins 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
- H04L27/2655—Synchronisation arrangements
- H04L27/2662—Symbol synchronisation
- H04L27/2663—Coarse synchronisation, e.g. by correlation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
- H04L27/2655—Synchronisation arrangements
- H04L27/2662—Symbol synchronisation
- H04L27/2665—Fine synchronisation, e.g. by positioning the FFT window
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
- H04L27/2655—Synchronisation arrangements
- H04L27/2668—Details of algorithms
- H04L27/2669—Details of algorithms characterised by the domain of operation
- H04L27/2672—Frequency domain
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
本发明涉及一种OFDM***中的同步检测方法及装置,属于OFDM通信技术领域。本发明将同步检测分成粗同步和精同步两个过程,首先利用接收到的基带数据信号与本地导频序列的分段相关值和接收信号的功率值进行粗同步,以得到粗同步位置;然后从粗同步位置开始,对接收到的信号进行频域变换和共轭相关处理,根据频域共轭相关结果计算精同步判决值,并基于精同步判决值进行精同步判决,满足精同步判决的位置即为待检测的同步位。本发明通过上述两个过程,能够在信道条件恶劣,频偏很大、噪声干扰很强及深度衰落的情况下实现准确的帧同步,具有同步精确度高、同步时延较小、实现复杂度低和硬件资源开销小的特点,在OFDM***中具有很高的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种OFDM***中的同步检测方法及装置,属于OFDM通信技术领域。
背景技术
同步是正交频分复用(OFDM)***接收机的关键技术之一,同步精度直接影响接收机的性能。没有精确的同步就没有信号的准确接收。在电力线载波通信***中,数据信息以突发帧形式进行传输,通信节点主要处在接收状态下。同步需要能够及时检测数据帧到来,并能准确指示帧边界位置,后续的数据信号才能正确接收与解码,得到最终的接收数据。
现有技术中,对特定序列进行相关的同步方法主要有两种:一种是接收机根据接收信号中的同步信号的时域序列做时域延时自相关处理,根据相关结果超过预设阈值的时刻来确定数据帧的起始位置,若没有检测到超过预设阈值的信号,则判定无数据帧到来。这种方法对频偏干扰具有较强的抵抗能力,但采用传统时域自相关方法获得的接收信号自相关曲线往往在峰值附近变化平缓,在高斯噪声较大的情况下难以准确检测出帧起始位置。为克服这一缺点,需要设计复杂的同步序列或对自相关结果进行二次相关处理。另一种是将接收信号与接收端本地序列做互相关计算,根据互相关峰值来进行同步判决。这种方法具有相关曲线峰值突出的优点,能够较好的抵抗高斯噪声的干扰。但互相关方法得到的相关峰值极易受频偏的影响。此外,在接收信号功率浮动较大且AGC尚未调整至最佳状态时,相关峰值幅度变化较大,无法找到较为合适的普适性阈值,容易发生漏检、误检的情况,从而降低***的同步性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种OFDM***中的同步检测方法及装置,以解决目前同步过程中存在的计算复杂度高、同步精度低的问题。
本发明为解决上述技术问题而提供一种OFDM***中的同步检测方法,该检测方法包括以下步骤:
1)接收基带采样时域信号,得到接收序列,计算接收序列与本地前导OFDM符号序列的分段互相关值和接收序列的功率值;
2)根据得到的分段互相关值和功率值计算粗同步判断值,将粗同步判断值与预设的峰值门限T比较,并在预设的搜索窗中进行峰值旁瓣搜索;
3)根据峰值旁瓣搜索结果进行粗同步判决,确定粗同步位置;
4)从粗同步位置开始,对接收到的相邻两个前导OFDM符号时域数据进行时频变换,获得相应的频域数据;
5)根据频域变换结果计算相邻两个前导符号频域数据的共轭相关累加值及其相位;
6)根据获得的共轭相关累加值及相位计算精同步判决值,并将精同步判决值与预设的精同步判决条件进行比较,根据比较结果进行精同步判决。
本发明还提供了一种OFDM***中的同步检测装置,该检测装置包括处理器和存储器,所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序,以实现本发明OFDM***中的同步检测方法。
本发明将同步检测分成粗同步和精同步两个过程,首先利用接收到的基带数据信号与本地导频序列的分段相关值和接收信号的功率值进行粗同步,以得到粗同步位置;然后从粗同步位置开始,对接收到的信号进行频域变换和共轭相关处理,根据频域共轭相关结果计算精同步判决值,并基于精同步判决值进行精同步判决,满足精同步判决的位置即为待检测的同步位置。本发明通过上述两个过程,能够在信道条件恶劣,频偏很大、噪声干扰很强及深度衰落的情况下实现准确的帧同步,具有同步精确度高、同步时延较小、实现复杂度低和硬件资源开销小的特点,在OFDM***中具有很高的应用价值。
进一步地,所述步骤1)中分段互相关值采用的计算公式为:
L取值为一个前导符号的采样点数;n为接收采样点的序号,n=0,1,2,...;P为滑窗内分段的段数;Np为每个分段的长度,sync(i)为本地前导序列,i为第p个分段中的数据索引,i=0,1,2,…,Np-1,sync*(i)为sync(i)的共轭,r(i)为接收到的基带采样信号。
进一步地,所述步骤2)中粗同步判断值采用的计算公式为:
Q(n)为粗同步判断值,C1(n)为分段互相关值,E1(n)为接收序列r(n)的功率值。
进一步地,为了准确进行粗同步判断,所述步骤2)中峰值旁瓣的搜索过程如下:
A.将粗同步判断值与预设的峰值门限进行比较,当粗同步判断值大于预设的峰值门限时,记录当前点的位置tempPos以及相应的检测值tempPeak;
B.若当前点检测到的是第一个峰值,则记录峰值位置peakPos[0]=tempPos,峰值peakValue[0]=tempPeak,峰值计数peakNum=1;若已经存在有效峰值,则将当前点的tempPos与所存储的前一个峰值点的位置peakPos[peakNum-1]相比较;
C.当tempPos-peakPos[peakNum-1]<Ls时,如果tempPeak>peakValue[peakNum-1],那么将tempPos和tempPeak分别替换peakPos[peakNum-1]和peakValue[peakNum-1],否则,当tempPos-peakPos[peakNum-1]=L时,则记录峰值位置peakPos[peakNum]=tempPos,峰值peakValue[peakNum]=tempPeak,峰值计数peakNum值累加1;其中,Ls为峰值旁瓣搜索窗大小,取值为Ls=L/2+1;L为一个前导OFDM符号的采样点数。
进一步地,所述步骤3)中的粗同步判决过程为:当前峰值计数peakNum达到预期值且所存储的相邻两个峰值位置间隔为L,则粗同步成功。
进一步地,所述步骤5)中相邻两个前导符号频域数据的共轭相关累加值的计算公式为:
其中,Nset为每个前导OFDM符号上有效子载波的集合个数,为每个集合中包含的子载波数,R(l-1,k)和R(l,k)为相邻两个前导OFDM符号频域数据,l为前导OFDM符号索引,k为每个前导OFDM符号上的子载波索引,(·)*表示对括号中的计算得到的值取共轭,s为每个前导OFDM符号上有效子载波的集合的索引,j为每个集合中的子载波的索引。
进一步地,所述步骤6)中精同步判决过程如下:
a.计算相邻两个前导符号频域数据的共轭相关累加值的差值的绝对值,记为deltaPhi1[i];
b.计算每两个共轭相关累加值之和的差值的绝对值,记为deltaPhi2[i];
c.计算连续三个共轭相关累加值的绝对值均值,记为meanDeltaPhi;
d.若满足以下任意一个条件,则判断精同步成功,否则,精同步失败;
条件1:deltaPhi1[i]>Thld1;
条件2:deltaPhi2[i]>Thld1且meanDeltaPhi<Thld2;
条件3:deltaPhi2[i]>Thld1且meanDeltaPhi≥Thld2且abs(PrmDeltaPhi[i])<Thld3;
其中Thld1,Thld2和Thld3为预设的门限值。
本发明还提供了一种OFDM***中的同步检测装置,该检测装置包括粗同步模块、时频转换模块和精同步模块;
所述粗同步模块,包含相关检测子模块,峰值搜索子模块和粗同步判决子模块,所述相关检测子模块用于计算接收到的基带采样信号与本地存储的前导OFDM符号的分段互相关值C1(n)和接收到的基带采样信号在滑动窗口中的能量值E1(n);所述峰值搜索子模块用于根据所述相关检测子模块处理结果C1(n)及E1(n)和预设的峰值门限值T进行峰值判决及峰值旁瓣搜索;所述粗同步判决子模块,用于将峰值旁瓣搜索结果与预设的粗同步判决条件相比较,得到粗同步位置;
所述时频转换模块,用于从粗同步位置开始,对接收到的相邻两个前导OFDM符号时域数据时频变换,转换成相应的频域数据;
所述精同步模块包括共轭相关子模块和精同步判决子模块,所述共轭相关子模块用于计算相邻两个前导符号频域数据的共轭相关累加值及其相位;所述精同步判决子模块用于计算精同步判决值并将精同步判决值与预设的门限进行比较,若满足预设的精同步判决条件,则输出帧同步成功指示及精同步位置,即帧边界位置。
本发明将同步检测分成粗同步和精同步两个过程,首先利用接收到的基带数据信号与本地导频序列的分段相关值和接收信号的功率值进行粗同步,以得到粗同步位置;然后从粗同步位置开始,对接收到的信号进行频域变换和共轭相关处理,根据频域共轭相关结果计算精同步判决值,并基于精同步判决值进行精同步判决,满足精同步判决的位置即为待检测的同步位。本发明通过上述两个过程,能够在信道条件恶劣,频偏很大、噪声干扰很强及深度衰落的情况下实现准确的帧同步,具有同步精确度高、同步时延较小、实现复杂度低和硬件资源开销小的特点,在OFDM***中具有很高的应用价值。
进一步地,所述峰值搜索子模块进行峰值旁瓣搜索的过程如下:
A.将粗同步判断值与预设的峰值门限进行比较,当粗同步判断值大于预设的峰值门限时,记录当前点的位置tempPos以及相应的检测值tempPeak;
B.若当前点检测到的是第一个峰值,则记录峰值位置peakPos[0]=tempPos,峰值peakValue[0]=tempPeak,峰值计数peakNum=1;若已经存在有效峰值,则将当前点的tempPos与所存储的前一个峰值点的位置peakPos[peakNum-1]相比较;
C.当tempPos-peakPos[peakNum-1]<Ls时,如果tempPeak>peakValue[peakNum-1],那么将tempPos和tempPeak分别替换peakPos[peakNum-1]和peakValue[peakNum-1],否则,当tempPos-peakPos[peakNum-1]=L时,则记录峰值位置peakPos[peakNum]=tempPos,峰值peakValue[peakNum]=tempPeak,峰值计数peakNum值累加1;其中,Ls为峰值旁瓣搜索窗大小,取值为Ls=L/2+1;L为一个前导OFDM符号的采样点数。
附图说明
图1是本发明实施例中的OFDM***中的前导帧格式示意图;
图2是本发明OFDM***中的同步检测方法的流程图;
图3是本发明OFDM***中的同步检测装置的组成结构示意图;
图4是本发明同步检测装置中粗同步模块组成结构示意图;
图5是本发明同步检测装置中精同步模块组成结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
方法实施例
在OFDM***中,为了能够正确解调出数据,必须先进行定时同步。同步精度,直接影响接收机的性能。在基于OFDM调制的高速电力线载波通信(High-speedPowerLineCommunication,HPLC)***中,数据信息以突发帧形式进行传输,通信节点主要处在接收状态下。HPLC接收机同步过程需要进行帧同步和符号同步,即完成帧到达检测和确定有用数据信息的起始位置。如果符号同步点偏差较大,会导致FFT窗口位置不准确,从而可能产生严重的符号间干扰(Inter-SymbolInterference,ISI),造成***性能恶化。因此需要提高定时同步的可靠性。
HPLC协议中设计的前导具有良好的相关性,可以用于进行定时同步。电力线通信信道比较复杂。同步算法需要能够克服较大随机噪声干扰的影响。此外,OFDM***中,同步一般在频偏估计和补偿之前进行,因此,同步还需要抵抗频偏的影响。HPLC中的前导序列,对接收端来说是已知的,将接收到的基带数字信号与本地已知的前导符号做分段互相关,并基于接收信号能量进行归一化,可以很好地抵抗随机噪声和频偏的影响。当接收到的前导数据在滑动窗口部分与本地前导符号恰好对齐的时候,便会出现一个尖峰。找到互相关的峰值点,就可以确定一帧中前导符号边界位置。
一般地,在接收机侧,接收信号经过AGC调整稳定后再送入数字基带解调器进行信号解调。高速电力线载波通信***中的AGC调整也是基于接收到的前导序列进行。当信道条件比较恶劣时,待AGC调整稳定,***接收并用于后续定时同步的有效前导符号数可能会比较少,因此,通过互相关峰值计数判定帧定时同步的方法有效性低。
本发明为解决现有技术在信道条件恶劣,环境复杂情况下,同步估计位置受频偏和强噪声干扰影响严重,可能会严重偏离正确位置,导致同步计算复杂度高,同步精度低的问题,提出了一种OFDM***的同步检测方法,该方法包括分粗同步和精同步两个步骤。粗同步位置指示的是符号的起始位置,而精同步位置指示的是数据帧的起始位置。以HPLC协议为例,每个物理帧前面的13个OFDM符号为前导符号,其包含有10.5个SYNCP符号与2.5个SYNCM符号,SYNCM=-SYNCP。每个SYNCP符号数据是重复的。粗同步位置指示了当前接收侧接收到前导符号的起始位置,即符号边界位置。但具体是第几个前导符号还未知,而精同步就是在粗同步位置的基础上,利用SYNCM和SYNCP相位相差π的特性,进一步给出SYNCM符号的位置,即帧边界位置,也就是最终的同步位置。
第一步计算接收到的基带数据信号与本地导频序列的分段互相关值及接收信号的功率值,基于两者运算结果计算粗同步判决值,将获得的粗同步判决值与预设的峰值门限进行比较并进行峰值旁瓣搜索,再根据峰值搜索结果进行粗同步判决,确定粗同步位置,即符号边界位置。第二步根据第一步获得的符号边界位置,接收前导OFDM符号数据,并进行FFT变换,转换到频域再进行共轭相关处理,根据频域共轭相关结果计算精同步判决值,并将精同步判决值与预设的门限进行比较判决,输出帧同步指示及帧同步位置,即帧边界位置。该方法的具体实现流程如图2所示,具体过程如下。
1.接收基带采样时域信号,得到接收序列,计算接收序列与本地前导序列的分段相关值和接收序列的功率值。
在高速电力线载波通信***中,前导序列帧格式如图1所示,包含有10.5个SYNCP符号和2.5个SYNCM符号,SYNCM=-SYNCP,每个前导SYNCP时域点数(FFT长度)L=1024。其中,前导开始的0.5个SYNCP是SYNCP的后半部分,最后的0.5个SYNCM是SYNCM的前半部分。
高速电力线载波通信协议中设计的前导具有良好的相关性,可以用于同步检测。对于接收端来说,前导是已知的,可以将接收到的基带采样数据r与本地已知的前导符号序列sync进行分段互相关计算,得到一个互相关值C1(n),同时计算滑动窗内的接收信号能量值E1(n),具体的计算公式如下:
这里L取值为一个前导OFDM符号的采样点数,如:L=1024,n为接收采样点的序号,n=0,1,2,...。P为滑窗内分段的段数,Np为每个分段的长度,k为滑窗内数据的索引,0<k<L。sync*(i)为sync(i)的共轭,sync(i)为本地前导序列,i为第p个分段中的数据索引,i=0,1,2,…,Np-1,r(i)为接收到的基带采样信号。
2.根据得到相关值和功率值计算粗同步判断值,将粗同步判断值与预设的峰值门限T比较,并在预设的搜索窗中进行峰值旁瓣搜索。
将相关值和功率值的比值作为粗同步判断值,具体的计算公式如下:
将所述粗同步判断值Q(n)与预设的峰值门限T进行比较,当满足Q(n)≥T时,记录当前点的位置tempPos以及相应的检测值tempPeak,其中tempPeak=Q(n)。T为峰值门限,可由仿真确定,这里取T=0.02。
根据所述检测到的峰值,进行峰值旁瓣搜索。若当前点检测到的是第一个峰值,则记录峰值位置peakPos[0]=tempPos,峰值peakValue[0]=tempPeak,峰值计数peakNum=1;若已经存在有效峰值,则将当前点的tempPos与所存储的前一个峰值点的位置peakPos[peakNum-1]相比较。当tempPos-peakPos[peakNum-1]<Ls时,如果tempPeak>peakValue[peakNum-1],那么将tempPos和tempPeak分别替换peakPos[peakNum-1]和peakValue[peakNum-1],即设置peakPos[peakNum-1]=tempPos,peakValue[peakNum-1]=tempPeak,峰值计数peakNum值不变;否则,当tempPos-peakPos[peakNum-1]=L时,则记录峰值位置peakPos[peakNum]=tempPos,峰值peakValue[peakNum]=tempPeak,峰值计数peakNum值累加1。其中,Ls为峰值旁瓣搜索窗大小,可取值为Ls=L/2+1,这里可取Ls=513;L为一个前导OFDM符号的采样点数,这里L=1024。
3.根据峰值旁瓣搜索结果进行粗同步判决,确定粗同步位置。
当前峰值计数peakNum达到预期值Npeak并且相邻两个峰值之间的间隔均为L,则判定同步成功,否则判定同步失败。这里,2≤Npeak≤12,L为一个前导OFDM符号的采样点数,取L=1024。
4.从粗同步位置开始,选取相邻两个前导OFDM符号时域数据,对其进行时频变换,获得相应的频域数据。在接收到的时域信号中,从粗同步位置开始,每次取相邻的两个前导OFDM符号。举个例子,假设输入数据为r(n),n为数据索引,n=0,1,2,……,粗同步位置为L0,则每次取相邻两个前导OFDM符号数据表示为:r(L0+m*L+i)和r(L0+(m+1)*L+i),其中m指第m次取数,L为一个OFDM符号的长度,i为一个OFDM符号中的数据索引,i=0,1,2,…,L-1。
本发明的时频变换采用FFT(快速傅立叶)变换,得到的相应的频域数据R(l-1,k)和R(l,k),这里l为前导OFDM符号索引,l=1,2,...,Npreamble,Npreamble为有效前导OFDM符号数目,可取Npreamble=12。k为每个前导OFDM符号上的子载波索引,k的取值范围由通信频段确定。
5.计算相邻两个前导符号频域数据的共轭相关累加值及其相位。
本发明将计算得到的共轭相关累加值及其相位分别记为PrmSymSum[l]和PrmDeltaPhi[l],计算公式如下:
PrmDeltaPhi[l]=angle(PrmSymSum[l])
6.根据获得的共轭相关累加值及相位计算精同步判决值,并将精同步判决值与预设的精同步判决条件进行比较,根据比较结果进行精同步判决。
分别计算相邻两个前导符号频域数据的共轭相关累加值的差值的绝对值,记为deltaPhi1[i],每两个共轭相关累加值之和的差值的绝对值记为deltaPhi2[i],以及连续三个共轭相关累加值的绝对值均值,记为meanDeltaPhi,计算方法如下:
deltaPhi1[i]=abs(PrmDeltaPhi[i]-PrmDeltaPhi[i-1])
如果(deltaPhi1[i]>Thld1),或者,(deltaPhi2[i]>Thld1)且((meanDeltaPhi<Thld2)或者(meanDeltaPhi≥Thld2且abs(PrmDeltaPhi[i]<Thld3)),则判定精同步成功,否则判定精同步失败。这里Thld1,Thld2和Thld3为预设的门限值,可分别取值为Thld1=2,Thld2=2.4和Thld3=1.2。
装置实施例1
本实施例提出的装置包括处理器、存储器,存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器在执行计算机程序时实现上述方法实施例的方法。也就是说,以上方法实施例中的方法应理解可由计算机程序指令实现OFDM***中的同步检测方法的流程。可提供这些计算机程序指令到处理器,使得通过处理器执行这些指令产生用于实现上述方法流程所指定的功能。
本实施例所指的处理器是指微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置;本实施例所指的存储器包括用于存储信息的物理装置,通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方式的媒体加以存储。例如:利用电能方式存储信息的各式存储器,RAM、ROM等;利用磁能方式存储信息的的各式存储器,硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘;利用光学方式存储信息的各式存储器,CD或DVD。当然,还有其他方式的存储器,例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
通过上述存储器、处理器以及计算机程序构成的装置,在计算机中由处理器执行相应的程序指令来实现,处理器可以搭载各种操作***,如windows操作***、linux***、android、iOS***等。作为其他实施方式,装置还可以包括显示器,显示器用于将同步检测结果展示出来,以供工作人员参考。
装置实施例2
如图3所示,实现上述OFDM***的同步检测方法的装置,包括:粗同步模块、时频转换模块和精同步模块。
粗同步模块,包含相关检测子模块,峰值搜索子模块和粗同步判决子模块,如图4所示。相关检测子模块用于计算接收到的前导符号与本地存储序列的分段互相关值C1(n)和接收到的前导符号在滑动窗口中的能量值E1(n);峰值搜索子模块,用于根据相关检测子模块处理结果C1(n)及E1(n)和预设的峰值门限值T进行峰值判决及峰值旁瓣搜索;粗同步判决子模块,用于将峰值搜索结果与预设的粗同步判决条件相比较,输出粗同步状态指示:如果峰值搜索结果满足当前峰值计数peakNum达到预期值Npeak并且相邻两个峰值之间的间隔均为L,则判定粗同步成功,输出粗同步成功指示和粗同步位置;否则,输出粗同步失败指示。这里,2≤Npeak≤12,L为一个前导OFDM符号的采样点数,取L=1024。
时频转换模块,用于进行FFT变换,将时域数据转换成频域数据。
精同步模块,包含共轭相关子模块和精同步判决子模块,如图5所示。共轭相关子模块,用于计算相邻两个前导符号频域数据的共轭相关累加值及其相位;精同步判决子模块,用于计算精同步判决值并将精同步判决值与预设的门限进行比较,若满足预设的精同步判决条件,则输出帧同步成功指示及精同步位置,即帧边界位置。否则,输出同步失败指示。
上述各模块的具体实现过程已在方法实施例中进行了详细说明,这里不再赘述。
Claims (10)
1.一种OFDM***中的同步检测方法,其特征在于,该检测方法包括以下步骤:
1)接收基带采样时域信号,得到接收序列,计算接收序列与本地前导OFDM符号序列的分段互相关值和接收序列的功率值;
2)根据得到的分段互相关值和功率值计算粗同步判断值,将粗同步判断值与预设的峰值门限T比较,并在预设的搜索窗中进行峰值旁瓣搜索;
3)根据峰值旁瓣搜索结果进行粗同步判决,确定粗同步位置;
4)从粗同步位置开始,对接收到的相邻两个前导OFDM符号时域数据进行时频变换,获得相应的频域数据;
5)根据频域变换结果计算相邻两个前导符号频域数据的共轭相关累加值及其相位;
6)根据获得的共轭相关累加值及相位计算精同步判决值,并将精同步判决值与预设的精同步判决条件进行比较,根据比较结果进行精同步判决。
4.根据权利要求3所述的OFDM***中的同步检测方法,其特征在于,所述步骤2)中峰值旁瓣的搜索过程如下:
A.将粗同步判断值与预设的峰值门限进行比较,当粗同步判断值大于预设的峰值门限时,记录当前点的位置tempPos以及相应的检测值tempPeak;
B.若当前点检测到的是第一个峰值,则记录峰值位置peakPos[0]=tempPos,峰值peakValue[0]=tempPeak,峰值计数peakNum=1;若已经存在有效峰值,则将当前点的tempPos与所存储的前一个峰值点的位置peakPos[peakNum-1]相比较;
C.当tempPos-peakPos[peakNum-1]<Ls时,如果tempPeak>peakValue[peakNum-1],那么将tempPos和tempPeak分别替换peakPos[peakNum-1]和peakValue[peakNum-1],否则,当tempPos-peakPos[peakNum-1]=L时,则记录峰值位置peakPos[peakNum]=tempPos,峰值peakValue[peakNum]=tempPeak,峰值计数peakNum值累加1;其中,Ls为峰值旁瓣搜索窗大小,取值为Ls=L/2+1;L为一个前导OFDM符号的采样点数。
5.根据权利要求4所述的OFDM***中的同步检测方法,其特征在于,所述步骤3)中的粗同步判决过程为:当前峰值计数peakNum达到预期值且所存储的相邻两个峰值位置间隔为L,则粗同步成功。
7.根据权利要求1所述的OFDM***中的同步检测方法,其特征在于,所述步骤6)中精同步判决过程如下:
a.计算相邻两个前导符号频域数据的共轭相关累加值的差值的绝对值,记为deltaPhi1[i];
b.计算每两个共轭相关累加值之和的差值的绝对值,记为deltaPhi2[i];
c.计算连续三个共轭相关累加值的绝对值均值,记为meanDeltaPhi;
d.若满足以下任意一个条件,则判断精同步成功,否则,精同步失败;
条件1:deltaPhi1[i]>Thld1;
条件2:deltaPhi2[i]>Thld1且meanDeltaPhi<Thld2;
条件3:deltaPhi2[i]>Thld1且meanDeltaPhi≥Thld2且abs(PrmDeltaPhi[i])<Thld3;
其中Thld1,Thld2和Thld3为预设的门限值。
8.一种OFDM***中的同步检测装置,其特征在于,该检测装置包括处理器和存储器,所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序,以实现如上述权利要求1-7任一项所述的OFDM***中的同步检测方法。
9.一种OFDM***中的同步检测装置,其特征在于,该检测装置包括粗同步模块、时频转换模块和精同步模块;
所述粗同步模块,包含相关检测子模块,峰值搜索子模块和粗同步判决子模块,所述相关检测子模块用于计算接收到的基带采样信号与本地存储的前导OFDM符号的分段互相关值C1(n)和接收到的基带采样信号在滑动窗口中的能量值E1(n);所述峰值搜索子模块用于根据所述相关检测子模块处理结果C1(n)及E1(n)和预设的峰值门限值T进行峰值判决及峰值旁瓣搜索;所述粗同步判决子模块,用于将峰值旁瓣搜索结果与预设的粗同步判决条件相比较,得到粗同步位置;
所述时频转换模块,用于从粗同步位置开始,对接收到的相邻两个前导OFDM符号时域数据时频变换,转换成相应的频域数据;
所述精同步模块包括共轭相关子模块和精同步判决子模块,所述共轭相关子模块用于计算相邻两个前导符号频域数据的共轭相关累加值及其相位;所述精同步判决子模块用于计算精同步判决值并将精同步判决值与预设的门限进行比较,若满足预设的精同步判决条件,则输出帧同步成功指示及精同步位置,即帧边界位置。
10.根据权利要求9所述的OFDM***中的同步检测装置,其特征在于,所述峰值搜索子模块进行峰值旁瓣搜索的过程如下:
A.将粗同步判断值与预设的峰值门限进行比较,当粗同步判断值大于预设的峰值门限时,记录当前点的位置tempPos以及相应的检测值tempPeak;
B.若当前点检测到的是第一个峰值,则记录峰值位置peakPos[0]=tempPos,峰值peakValue[0]=tempPeak,峰值计数peakNum=1;若已经存在有效峰值,则将当前点的tempPos与所存储的前一个峰值点的位置peakPos[peakNum-1]相比较;
C.当tempPos-peakPos[peakNum-1]<Ls时,如果tempPeak>peakValue[peakNum-1],那么将tempPos和tempPeak分别替换peakPos[peakNum-1]和peakValue[peakNum-1],否则,当tempPos-peakPos[peakNum-1]=L时,则记录峰值位置peakPos[peakNum]=tempPos,峰值peakValue[peakNum]=tempPeak,峰值计数peakNum值累加1;其中,Ls为峰值旁瓣搜索窗大小,取值为Ls=L/2+1;L为一个前导OFDM符号的采样点数。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110374205.6A CN113132287B (zh) | 2021-04-07 | 2021-04-07 | 一种ofdm***中的同步检测方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110374205.6A CN113132287B (zh) | 2021-04-07 | 2021-04-07 | 一种ofdm***中的同步检测方法及装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113132287A CN113132287A (zh) | 2021-07-16 |
CN113132287B true CN113132287B (zh) | 2022-05-13 |
Family
ID=76775211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110374205.6A Active CN113132287B (zh) | 2021-04-07 | 2021-04-07 | 一种ofdm***中的同步检测方法及装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113132287B (zh) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113517910B (zh) * | 2021-07-19 | 2022-04-19 | 重庆邮电大学 | 一种plc宽带电力载波通信***的同步方法及*** |
CN113938368B (zh) * | 2021-10-18 | 2023-12-12 | 上海大学 | 基于fpga的lte-v收端同步的方法及*** |
CN114039827B (zh) * | 2021-11-17 | 2022-11-18 | 浙江大学 | 基于多级pn序列的连续相位调制的同步方法和装置 |
CN114268528B (zh) * | 2021-12-06 | 2024-01-05 | 深圳智微电子科技有限公司 | 一种帧捕获同步方法及装置 |
CN114553387B (zh) * | 2022-01-26 | 2023-03-21 | 小唐科技(上海)股份有限公司 | 一种接收信号有效性的判断方法和装置 |
CN114844793B (zh) * | 2022-05-16 | 2023-09-26 | 重庆邮电大学 | 一种提高物联网帧结构前导检测成功率的***及方法 |
CN114826860B (zh) * | 2022-06-15 | 2024-04-16 | 青岛联众芯云科技有限公司 | 一种改进的电力线通信定时同步方法 |
CN117411757B (zh) * | 2023-12-13 | 2024-02-23 | 成都国恒空间技术工程股份有限公司 | 一种ofdm***帧头捕获方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007140670A1 (fr) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Zte Corporation | procédé pour réaliser une synchronisation dans un système de multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence à entrées multiples, sorties multiples |
CN108429712A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-21 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于ofdm的无线通信时频同步方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100550875C (zh) * | 2005-08-12 | 2009-10-14 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种正交频分复用技术无线***中的同步方法 |
CN101902428B (zh) * | 2009-05-26 | 2013-06-05 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种定时同步方法和装置 |
CN102025671B (zh) * | 2009-09-09 | 2014-09-17 | 中国科学院微电子研究所 | 时间粗同步和频率精同步的时域联合估计方法 |
CN102694763B (zh) * | 2012-05-31 | 2014-12-31 | 重庆邮电大学 | 一种用于td-lte***整数倍频偏估计的方法 |
-
2021
- 2021-04-07 CN CN202110374205.6A patent/CN113132287B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007140670A1 (fr) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Zte Corporation | procédé pour réaliser une synchronisation dans un système de multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence à entrées multiples, sorties multiples |
CN108429712A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-21 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于ofdm的无线通信时频同步方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113132287A (zh) | 2021-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113132287B (zh) | 一种ofdm***中的同步检测方法及装置 | |
CN110224968B (zh) | 一种ofdm通信***中的帧定时同步方法和装置 | |
US11108612B2 (en) | Anti-interference signal detection and synchronization method for wireless broadband communication system | |
US7058151B1 (en) | Apparatus and method for achieving symbol timing and frequency synchronization to orthogonal frequency division multiplexing signal | |
US7424067B2 (en) | Methods and apparatus for synchronization of training sequences | |
EP1949636B1 (en) | Synchronisation in a multicarrier receiver with guard interval carrelation | |
CN107547143B (zh) | 一种已知子载波频率的ofdm-mfsk水声通信宽带多普勒估计与补偿方法 | |
US9391813B2 (en) | Long echo detection and channel estimation for OFDM systems | |
JP2006504359A (ja) | トレーニングシーケンスを同期化するための方法および装置 | |
US8229011B2 (en) | Fine symbol timing synchronization method and apparatus in OFDM system | |
CN108449298B (zh) | 一种适应于高速宽带通信的定时同步与频偏估计方法 | |
US8699635B2 (en) | Frame boundary detection | |
CN107231176A (zh) | 一种基于子载波能量的ofdm‑mfsk水声通信宽带多普勒估计与补偿方法 | |
CN107438040B (zh) | 前导符号检测解析装置和方法 | |
KR100833223B1 (ko) | 보호 구간을 이용해 심볼 타이밍 동기를 수행하는ofdm 수신 시스템 및 그 방법 | |
CN114268528B (zh) | 一种帧捕获同步方法及装置 | |
WO2006065016A1 (en) | Method for estimating frequency/time offset and apparatus using the same in ofdm communication system | |
US20040202234A1 (en) | Low-complexity and fast frequency offset estimation for OFDM signals | |
CN101394198B (zh) | 一种对存在较大频偏的块信号的频偏捕获方法 | |
CN105282080B (zh) | Ofdm符号同步位置搜索方法及其同步装置 | |
CN111800366B (zh) | 复杂多径环境下的ofdm符号定时同步方法及接收设备 | |
WO2008069437A1 (en) | Apparatus and method for receiving orthogonal frequency division multiplexing-based digital signal | |
CN111884978B (zh) | 一种基于ofdm抗脉冲噪声的符号同步方法 | |
US7561560B2 (en) | Symbol timing synchronization system for orthogonal frequency division multiplexing systems | |
CN115102818A (zh) | 一种nr5g利用pss和sss完成下行同步的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP03 | Change of name, title or address | ||
CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room 4005, block a, block 8, area C, Wanke Yuncheng phase III, Liuxin 4th Street, Xili community, Xili street, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong 518000 Patentee after: Shenzhen Smart Microelectronics Technology Co.,Ltd. Address before: Room 4005, block a, block 8, area C, Wanke Yuncheng phase III, Liuxin 4th Street, Xili community, Xili street, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong 518000 Patentee before: SPL ELECTRONIC TECHNOLOGY CO.,LTD. |