CN115913860A - 适用于移动视频传输的同步方法、***和可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种适用于移动视频传输的同步方法、***和可读存储介质，其中方法包括：构造训练序列T，对所述训练序列T作共轭相反计算得到训练符号T′；基于所述训练符号T′定义符号定时估计函数M(d)，其中，符号定时估计函数M(d)的公式如下：M(d)＝|P(d)|2/|R(d)|2。本发明通过引入相反数和共轭数的概念，通过构造一个特殊的训练序列能够完成精确的符号定时同步，能够去除旁瓣的影响，使得符号定时更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及通信处理技术领域，更具体的，涉及一种适用于移动视频传输的同步方法、***和可读存储介质。
背景技术
在无线通信中，信号会发送频率偏移的现象，这可能是由于多普勒效应引起，也可能由于接收机与发射机振荡器之间存在频率偏差引起，这些都会破坏各子载波之间的正交性，从而导致子载波之间的信号相互干扰。
移动视频传输需要高速率、低延迟、低误码率，目前多采用OFDM调制技术，OFDM调制技术中对同步误差非常敏感，微小的同步误差都可能引起符号间串扰或子载波串扰，从而极大地损害***性能。
目前对于OFDM同步算法的研究很多，同步算法可以根据是否使用训练符号分为非数据辅助和基于数据辅助的同步算法，其中，非数据辅助算法是利用传输信息自身特性来实现同步，这种算法较为简单，且具有较高的带宽利用率，但是计算复杂度很高；基于数据辅助的算法包括基于保护间隔的、基于PN序列的、基于导频的同步算法，这类算法计算量小，但是由于增加了一些辅助数据，对带宽利用率降低了，适用于分组突发式的***中。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于移动视频传输的同步方法、***和可读存储介质，通过引入相反数和共轭数的概念，通过构造一个特殊的训练序列能够完成精确的符号定时同步，能够去除旁瓣的影响，使得符号定时更加准确。
本发明第一方面提供了一种适用于移动视频传输的同步方法，包括以下步骤：
构造训练序列，对所述训练序列 作共轭相反计算得到训练符号；
基于所述训练符号 定义符号定时估计函数 ，其中，符号定时估计函数的公式如下：
；
其中，为定时曲线函数，为能量函数，表示时间序号；
基于所述符号定时估计函数 得到符号起始位置，从而基于所述符号起始位置进行移动视频传输作业。
本方案中，所述构造训练序列的表达式如下：
；
其中，E是长度为N/4的PN序列的QPSK映射数据，是通过N/4点的IFFT变换得到的序列；F为根据E变换得到的序列，且E和F是关于N/4点对称。
本方案中，根据E变换得到的F的变换关系如下：
， ；
其中，N为OFDM调制符号长度，K为整数。
本方案中，所述训练符号 的表达式如下：
；
其中，所述训练符号中每一组成部分的长度均为N/4。
本方案中，所述定时曲线函数以及所述能量函数的表达式如下：
；
；
其中，d表示一个长度为N的样值窗口中第一个样值对应的时间序号，r表示接收端接收到的样值，m为用于计算某个时刻的定时值和能量值的整数，m的取值为[0，(N/2)-1]。
本方案中，所述符号起始位置的表达式如下：
；
其中，为所述符号起始位置。
本发明第二方面还提供一种适用于移动视频传输的同步***，包括存储器和处理器，所述存储器中包括适用于移动视频传输的同步方法程序，所述适用于移动视频传输的同步方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
构造训练序列 ，对所述训练序列 作共轭相反计算得到训练符号 ；
基于所述训练符号定义符号定时估计函数 ，其中，符号定时估计函数的公式如下：
；
其中，为定时曲线函数，为能量函数， 表示时间序号；
基于所述符号定时估计函数得到符号起始位置，从而基于所述符号起始位置进行移动视频传输作业。
本方案中，所述构造训练序列的表达式如下：
；
其中，E是长度为N/4的PN序列的QPSK映射数据，是通过N/4点的IFFT变换得到的序列；F为根据E变换得到的序列，且E和F是关于N/4点对称。
本方案中，根据E变换得到的F的变换关系如下：
， ；
其中，N为OFDM调制符号长度，K为整数。
本方案中，所述训练符号的表达式如下：
；
其中，所述训练符号 中每一组成部分的长度均为N/4。
本方案中，所述定时曲线函数以及所述能量函数的表达式如下：
；
；
其中，d表示一个长度为N的样值窗口中第一个样值对应的时间序号，r表示接收端接收到的样值，m为用于计算某个时刻的定时值和能量值的整数，m的取值为[0，(N/2)-1]。
本方案中，所述符号起始位置的表达式如下：
；
其中，为所述符号起始位置。
本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括机器的一种适用于移动视频传输的同步方法程序，所述适用于移动视频传输的同步方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的一种适用于移动视频传输的同步方法的步骤。
本发明公开的一种适用于移动视频传输的同步方法、***和可读存储介质，通过引入相反数和共轭数的概念，通过构造一个特殊的训练序列能够完成精确的符号定时同步，能够去除旁瓣的影响，使得符号定时更加准确。
附图说明
图1示出了本发明一种适用于移动视频传输的同步方法的流程图；
图2示出了本发明一种适用于移动视频传输的同步方法的计算示意图；
图3示出了本发明一种适用于移动视频传输的同步方法的仿真示意图；
图4示出了本发明一种适用于移动视频传输的同步方法的仿真示意图；
图5示出了本发明一种适用于移动视频传输的同步方法与其他算法的仿真结果对比示意图；
图6示出了本发明一种适用于移动视频传输的同步方法与其他算法的仿真结果对比示意图；
图7示出了本发明一种适用于移动视频传输的同步方法与其他算法的仿真结果对比示意图；
图8示出了本发明一种适用于移动视频传输的同步***的框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了本申请一种适用于移动视频传输的同步方法的流程图。
如图1所示，本申请公开了一种适用于移动视频传输的同步方法，包括以下步骤：
S102，构造训练序列，对所述训练序列 作共轭相反计算得到训练符号；
S104，基于所述训练符号 定义符号定时估计函数；
S106，基于所述符号定时估计函数 得到符号起始位置，从而基于所述符号起始位置进行移动视频传输作业。
需要说明的是，于本实施例中，构造的所述训练序列，作共轭相反计算后得到所述训练符号，其中，训练符号 为新序列，从而根据训练符号共轭对称的特点，定义改进的所述符号定时估计函数，其中，的公式如下：，的最大值对应的时刻就是最佳定时时刻，从而得到所述符号起始位置。
根据本发明实施例，所述构造训练序列的表达式如下：
；
其中，E是长度为N/4的PN序列的QPSK映射数据，是通过N/4点的IFFT变换得到的序列；F为根据E变换得到的序列，且E和F是关于N/4点对称。
需要说明的是，于本实施例中，序列E是IFFT变换得到的序列，其中，IFFT（InverseFast Fourier Transform）为逆快速傅里叶变换，序列F是根据序列E再变换得到的，从序列E变换到序列F的变换关系后续说明书将进行说明；序列E和序列F是关于N/4点对称，而N为OFDM符号长度，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)多载波调制的一种。
根据本发明实施例，根据E变换得到的F的变换关系如下：
， ；
其中，N为OFDM调制符号长度，K为整数。
需要说明的是，于本实施例中，上述实施例中说明了N为OFDM符号长度，可以理解为一次OFDM调制或者变换后所处理的数据总长度，其中，数据分段调制，每段的长度为N；而K是整数，k用于表明序列E和序列F之间的关系，以计算序列F。
根据本发明实施例，所述训练符号 的表达式如下：
；
其中，所述训练符号中每一组成部分的长度均为N/4。
需要说明的是，于本实施例中，对训练序列 取共轭相反数，作为时域训练符号的后半部分得到新的训练符号 ，且所述训练符号中每一组成部分的长度均为N/4，这种结构的好处是减小了PARK算法在左右N/4样值点处出现较大旁瓣的现象。
根据本发明实施例，所述定时曲线函数以及所述能量函数的表达式如下：
；
；
其中，d表示一个长度为N的样值窗口中第一个样值对应的时间序号，r表示接收端接收到的样值，m为用于计算某个时刻的定时值和能量值的整数，m的取值为[0，(N/2)-1]。
需要说明的是，于本实施例中，如图2所示为计算过程，其中，d表示一个长度为N的样值窗口中第一个样值对应的时间序号，r表示接收端接收到的样值，m为用于计算某个时刻的定时值和能量值的整数，m的取值为[0，(N/2)-1]。进一步地，只是对运算数据取模，对起归一化作用，由于与参与相关运算的数据内容是不相同的，所以他们是随机独立的，再由于序列是共轭对称的，这就使只会在正确的符号起始处出现尖锐的峰值，从而去除了旁瓣的影响，使得符号定时更加准确。
根据本发明实施例，所述符号起始位置的表达式如下：
；
其中，为所述符号起始位置。
需要说明的是，于本实施例中，用户真正要传输的有用数据在传输过程中为了避免干扰、提高准确性会加入一些其他辅助数据，为了准确找到用户所需数据就得知道到底哪个时刻开始的数据是用户所需的，准确的找到特定时刻，即对应函数最大值时所对应的时刻为所需要的特定时刻，特定时刻即最佳定时时刻，从而得到所述符号起始位置。
值得一提的是，参考图3，为本申请提出的适用于移动视频传输的同步方法具体仿真应用时的定时曲线，其中，仿真采用“256”个子载波，循环前缀长度为“32”，在无噪声干扰条件下定时曲线如图3所示，在“175”点附近有一个非常尖锐的峰值，图3全图中在没有较为高的峰值，也没有平缓区域的存在，没有了旁瓣的干扰。
值得一提的是，参考图4，显示为SNR=5dB时的定时曲线，从图4中我们可以发现，即使在低信噪比条件下，峰值只会降低，其仍然为一尖锐的脉冲，但是已经没有了旁瓣的干扰，其峰值远远高于其他分量，仍然可以准确的获得符号起始位置，其中，SNR（SIGNAL-NOISE RATIO）为信噪比。
值得一提的是，图5-图7显示为不同信噪比情况下，不同算法的对比图，其中，图5为无噪声条件下，图6为SNR=5d条件下，图7为SNR=10dB条件下。
需要说明的是，于本实施例中，选用三种经典算法与本申请提出的适用于移动视频传输的同步方法进行比较，其中，经典算法分别为SCHMIDL算法、MINN算法以及PARK算法，定义最高峰与次高峰比值为，几种算法在不同条件下值比较如表1所示，通过表1可以看出，SCHMILD算法的定时曲线存在平缓区，相对于其它算法定时性能较差，而本申请提出的方法在不同信噪比条件下得到的最高峰与次高峰的比值均明显大于前几种算法，其比值越大说明定时性能越好。
表1. 几种算法值比较
图8示出了本发明一种适用于移动视频传输的同步***的框图。
如图8所示，本发明公开了一种适用于移动视频传输的同步***，包括存储器和处理器，所述存储器中包括适用于移动视频传输的同步方法程序，所述适用于移动视频传输的同步方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
构造训练序列 ，对所述训练序列 作共轭相反计算得到训练符号 ；
基于所述训练符号定义符号定时估计函数 ，其中，符号定时估计函数的公式如下：
；
其中，为定时曲线函数，为能量函数，表示时间序号；
基于所述符号定时估计函数得到符号起始位置，从而基于所述符号起始位置进行移动视频传输作业。
需要说明的是，于本实施例中，构造的所述训练序列，作共轭相反计算后得到所述训练符号，其中，训练符号为新序列，从而根据训练符号 共轭对称的特点，定义改进的所述符号定时估计函数，其中， 的公式如下：， 的最大值对应的时刻就是最佳定时时刻，从而得到所述符号起始位置。
根据本发明实施例，所述构造训练序列的表达式如下：
；
其中，E是长度为N/4的PN序列的QPSK映射数据，是通过N/4点的IFFT变换得到的序列；F为根据E变换得到的序列，且E和F是关于N/4点对称。
需要说明的是，于本实施例中，序列E是IFFT变换得到的序列，其中，IFFT（InverseFast Fourier Transform）为逆快速傅里叶变换，序列F是根据序列E再变换得到的，从序列E变换到序列F的变换关系后续说明书将进行说明；序列E和序列F是关于N/4点对称，而N为OFDM符号长度，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)多载波调制的一种。
根据本发明实施例，根据E变换得到的F的变换关系如下：
， ；
其中，N为OFDM调制符号长度，K为整数。
需要说明的是，于本实施例中，上述实施例中说明了N为OFDM符号长度，可以理解为一次OFDM调制或者变换后所处理的数据总长度，其中，数据分段调制，每段的长度为N；而K是整数，k用于表明序列E和序列F之间的关系，以计算序列F。
根据本发明实施例，所述训练符号 的表达式如下：
；
其中，所述训练符号 中每一组成部分的长度均为N/4。
需要说明的是，于本实施例中，对训练序列取共轭相反数，作为时域训练符号的后半部分得到新的训练符号，且所述训练符号 中每一组成部分的长度均为N/4，这种结构的好处是减小了PARK算法在左右N/4样值点处出现较大旁瓣的现象。
根据本发明实施例，所述定时曲线函数以及所述能量函数的表达式如下：
；
；
其中，d表示一个长度为N的样值窗口中第一个样值对应的时间序号，r表示接收端接收到的样值，m为用于计算某个时刻的定时值和能量值的整数，m的取值为[0，(N/2)-1]。
需要说明的是，于本实施例中，如图2所示为计算过程，其中，d表示一个长度为N的样值窗口中第一个样值对应的时间序号，r表示接收端接收到的样值，m为用于计算某个时刻的定时值和能量值的整数，m的取值为[0，(N/2)-1]。进一步地，只是对运算数据取模，对起归一化作用，由于与参与相关运算的数据内容是不相同的，所以他们是随机独立的，再由于序列 是共轭对称的，这就使只会在正确的符号起始处出现尖锐的峰值，从而去除了旁瓣的影响，使得符号定时更加准确。
根据本发明实施例，所述符号起始位置的表达式如下：
；
其中，为所述符号起始位置。
需要说明的是，于本实施例中，用户真正要传输的有用数据在传输过程中为了避免干扰、提高准确性会加入一些其他辅助数据，为了准确找到用户所需数据就得知道到底哪个时刻开始的数据是用户所需的，准确的找到特定时刻，即对应 函数最大值时所对应的时刻为所需要的特定时刻，特定时刻即最佳定时时刻，从而得到所述符号起始位置。
值得一提的是，参考图3，为本申请提出的适用于移动视频传输的同步方法具体仿真应用时的定时曲线，其中，仿真采用“256”个子载波，循环前缀长度为“32”，在无噪声干扰条件下定时曲线如图3所示，在“175”点附近有一个非常尖锐的峰值，图3全图中在没有较为高的峰值，也没有平缓区域的存在，没有了旁瓣的干扰。
值得一提的是，参考图4，显示为SNR=5dB时的定时曲线，从图4中我们可以发现，即使在低信噪比条件下，峰值只会降低，其仍然为一尖锐的脉冲，但是已经没有了旁瓣的干扰，其峰值远远高于其他分量，仍然可以准确的获得符号起始位置，其中，SNR（SIGNAL-NOISE RATIO）为信噪比。
值得一提的是，图5-图7显示为不同信噪比情况下，不同算法的对比图，其中，图5为无噪声条件下，图6为SNR=5d条件下，图7为SNR=10dB条件下。
需要说明的是，于本实施例中，选用三种经典算法与本申请提出的适用于移动视频传输的同步方法进行比较，其中，经典算法分别为SCHMIDL算法、MINN算法以及PARK算法，定义最高峰与次高峰比值为 ，几种算法在不同条件下值比较如表1所示，通过表1可以看出，SCHMILD算法的定时曲线存在平缓区，相对于其它算法定时性能较差，而本申请提出的方法在不同信噪比条件下得到的最高峰与次高峰的比值均明显大于前几种算法，其比值越大说明定时性能越好。
表1. 几种算法值比较
本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种适用于移动视频传输的同步方法程序，所述适用于移动视频传输的同步方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的一种适用于移动视频传输的同步方法的步骤。
本发明公开的一种适用于移动视频传输的同步方法、***和可读存储介质，通过引入相反数和共轭数的概念，通过构造一个特殊的训练序列能够完成精确的符号定时同步，能够去除旁瓣的影响，使得符号定时更加准确。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
Claims (10)
1.一种适用于移动视频传输的同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
构造训练序列，对所述训练序列作共轭相反计算得到训练符号；
基于所述训练符号定义符号定时估计函数，其中，符号定时估计函数的公式如下：
；
其中，为定时曲线函数，为能量函数，表示时间序号；
基于所述符号定时估计函数得到符号起始位置，从而基于所述符号起始位置进行移动视频传输作业。
2.根据权利要求1所述的一种适用于移动视频传输的同步方法，其特征在于，所述构造训练序列的表达式如下：
；
其中，E是长度为N/4的PN序列的QPSK映射数据，是通过N/4点的IFFT变换得到的序列；F为根据E变换得到的序列，且E和F是关于N/4点对称。
3.根据权利要求2所述的一种适用于移动视频传输的同步方法，其特征在于，根据E变换得到的F的变换关系如下：
，；
其中，N为OFDM调制符号长度，K为整数。
4.根据权利要求1所述的一种适用于移动视频传输的同步方法，其特征在于，所述训练符号的表达式如下：
；
其中，所述训练符号中每一组成部分的长度均为N/4。
5.根据权利要求1所述的一种适用于移动视频传输的同步方法，其特征在于，所述定时曲线函数以及所述能量函数的表达式如下：
；
；
其中，d表示一个长度为N的样值窗口中第一个样值对应的时间序号，r表示接收端接收到的样值，m为用于计算某个时刻的定时值和能量值的整数，m的取值为[0，(N/2)-1]。
6.根据权利要求5所述的一种适用于移动视频传输的同步方法，其特征在于，所述符号起始位置的表达式如下：
；
其中，为所述符号起始位置。
7.一种适用于移动视频传输的同步***，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中包括适用于移动视频传输的同步方法程序，所述适用于移动视频传输的同步方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
构造训练序列，对所述训练序列作共轭相反计算得到训练符号；
基于所述训练符号定义符号定时估计函数，其中，符号定时估计函数的公式如下：
；
其中，为定时曲线函数，为能量函数，表示时间序号；
基于所述符号定时估计函数得到符号起始位置，从而基于所述符号起始位置进行移动视频传输作业。
8.根据权利要求7所述的一种适用于移动视频传输的同步***，其特征在于，所述构造训练序列的表达式如下：
；
其中，E是长度为N/4的PN序列的QPSK映射数据，是通过N/4点的IFFT变换得到的序列；F为根据E变换得到的序列，且E和F是关于N/4点对称。
9.根据权利要求8所述的一种适用于移动视频传输的同步***，其特征在于，根据E变换得到的F的变换关系如下：
，；
其中，N为OFDM调制符号长度，K为整数。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包括一种适用于移动视频传输的同步方法程序，所述适用于移动视频传输的同步方法程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中任一项所述的一种适用于移动视频传输的同步方法的步骤。
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