專利名稱：短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的同步處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的同步處理方法，尤其涉及短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的接收以及時(shí)間和頻率同步方法，屬于無(wú)線通信的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信多是分組傳輸?shù)?，即收發(fā)信機(jī)之間每次只傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包，在每一次數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始之前收發(fā)信機(jī)之間都要進(jìn)行時(shí)間和頻率同步。在基于擴(kuò)頻的系統(tǒng)里，時(shí)間同步應(yīng)找到擴(kuò)頻序列的邊界，以及序列中每個(gè)元素對(duì)應(yīng)脈沖的最佳采樣時(shí)刻。而頻率同步是使接收端和發(fā)射端的載波頻率保持一致，以消除頻率偏移對(duì)數(shù)據(jù)解調(diào)的影響。因此，時(shí)頻同步是現(xiàn)代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的兩個(gè)問(wèn)題。
在基于擴(kuò)頻的系統(tǒng)里，擴(kuò)頻序列一般都具有良好的自相關(guān)特性，通過(guò)使用已知的擴(kuò)頻序列作為接收機(jī)本地的參考信號(hào)，常規(guī)的時(shí)間同步可以靠接收信號(hào)和接收機(jī)本地的參考信號(hào)之間做滑動(dòng)相關(guān)來(lái)完成。當(dāng)接收信號(hào)中的擴(kuò)頻序列和參考信號(hào)中的擴(kuò)頻序列對(duì)齊時(shí)，相關(guān)值會(huì)表現(xiàn)出一個(gè)峰值，而在其它情況下，相關(guān)值接近于零。但是，當(dāng)接收信號(hào)中存在較大的頻偏時(shí)，接收信號(hào)和接收機(jī)本地參考信號(hào)的滑動(dòng)相關(guān)值會(huì)受到很大影響，在某些頻偏下，即使接收信號(hào)中的擴(kuò)頻序列和參考信號(hào)中的擴(kuò)頻序列對(duì)齊時(shí)，相關(guān)值也接近于零。接收信號(hào)中出現(xiàn)這么大的頻偏主要是因?yàn)槎坛虩o(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上都使用低造價(jià)的晶體振蕩器，這種振蕩器的偏差可以達(dá)到±40ppm，對(duì)于工作在900MHz頻段的系統(tǒng)來(lái)講，這么大的偏差可以造成36KHz的頻率偏移，如果一個(gè)擴(kuò)頻序列的周期是16μs，則意味著在這一個(gè)周期里頻偏造成的相位偏差達(dá)到了1.15π。
為了能夠使用滑動(dòng)相關(guān)的方法完成時(shí)間同步，需要先估計(jì)出頻偏的大小并根據(jù)估計(jì)值對(duì)接收信號(hào)予以校正。前后差分是頻偏估計(jì)中常用的一種方法，它利用接收信號(hào)中前同步頭處擴(kuò)頻序列的周期性，相隔一個(gè)擴(kuò)頻序列周期對(duì)前后兩個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行差分，即后一個(gè)點(diǎn)乘以前一個(gè)點(diǎn)的共軛，以去掉接收信號(hào)中擴(kuò)頻序列本身的相位，只留下頻偏造成的相位差，從而估計(jì)出頻偏的值。但是，因?yàn)橄辔还烙?jì)的區(qū)間是-π～π，所以這種方法只能估計(jì)出擴(kuò)頻序列時(shí)間Ts中部分段的頻偏。對(duì)于超出這一范圍的頻偏，可以使用美國(guó)專利US 5,303,257(DSSS通信系統(tǒng)中的載波校正，1994年4月)提出的方法進(jìn)行估計(jì)。這一方法通過(guò)尋找接收信號(hào)在不同頻率處的能量的最大值來(lái)估計(jì)頻偏的值，但是它得到的估計(jì)值不夠準(zhǔn)確并且計(jì)算量比較大。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提出一種短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的同步方法，以解決大頻偏下時(shí)頻同步的性能。在IEEE802。15。4b標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)送方案中，周期重復(fù)的擴(kuò)頻序列作為幀定界符序列。在接收方法中，利用擴(kuò)頻序列的相位對(duì)稱特性，在不糾正頻偏干擾的情況下，首先得到時(shí)間同步的估計(jì)值，再利用時(shí)間同步的估計(jì)值，得到頻偏估計(jì)的值。
本發(fā)明提出的短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的同步處理方法，包括以下各步驟(1)接收短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端發(fā)出的射頻信號(hào)，進(jìn)行下變頻處理后得到基帶采樣接收信號(hào)，對(duì)一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的各基帶采樣接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)分別進(jìn)行中心對(duì)稱相乘后疊加得到相關(guān)值，取所有相關(guān)值中的最大值，與該最大值相對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)即為基帶接收信號(hào)中前同步頭處信號(hào)的共軛相位點(diǎn)的位置(2)根據(jù)上述共軛相位點(diǎn)的位置，利用假設(shè)檢驗(yàn)法，從上述基帶接收信號(hào)中檢測(cè)前同步頭處的信號(hào)，并計(jì)算時(shí)間同步值和相偏估計(jì)值。
上述方法中，對(duì)采樣接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行中心對(duì)稱相乘后疊加得到相關(guān)值的方法，包括以下步驟(1)從基帶接收信號(hào)的前同步頭處信號(hào)中取出以任意采樣點(diǎn)為中心的前、后兩個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)；(2)以上述采樣點(diǎn)為中心，將上述兩個(gè)擴(kuò)頻序列采樣信號(hào)進(jìn)行中心對(duì)稱相乘后疊加；(3)連續(xù)取Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)，重復(fù)進(jìn)行中心對(duì)稱相乘并疊加，得到基帶接收信號(hào)的滑動(dòng)相關(guān)值|Ri|=|Σk=0L-1ri-k·ri+k|,]]>其中Ts為碼元周期，ri為采樣接收信號(hào)，i≤Ts/2，k為采樣接收信號(hào)與采樣點(diǎn)之間的時(shí)間長(zhǎng)；(4)與上述滑動(dòng)相關(guān)值中的最大值相對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)，即為基帶接收信號(hào)中前同步頭處信號(hào)的共軛相位點(diǎn)的位置。
上述方法中，利用假設(shè)檢驗(yàn)法，從基帶接收信號(hào)中檢測(cè)前同步頭處的信號(hào)，并計(jì)算時(shí)間同步值和相偏估計(jì)值的方法，包括以下步驟(1)以共軛相位點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的采樣信號(hào)序列，記為R1；(2)以從上述共軛相位點(diǎn)后移Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的采樣信號(hào)序列，記為R2；(3)對(duì)短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列進(jìn)行周期重復(fù)，以任意一個(gè)周期起始點(diǎn)后移N為起始位置，取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的本地?cái)U(kuò)頻序列，記為L(zhǎng)1，其中N為同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)之間的距離；(4)對(duì)短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列進(jìn)行周期重復(fù)，以任意一個(gè)周期起始點(diǎn)后移N+Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)為起始位置，取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的本地?cái)U(kuò)頻序列，記為L(zhǎng)2；(5)將上述兩個(gè)采樣信號(hào)序列分別與上述兩個(gè)本地?cái)U(kuò)頻序列進(jìn)行共軛相關(guān)操作，得到兩組粗相偏估計(jì)值序列，即T1＝R1′*L1，T2＝R2′*L1；(6)用上述T1對(duì)采樣信號(hào)序列R2進(jìn)行補(bǔ)償，得到R2″＝R2*T1，再與相應(yīng)的本地?cái)U(kuò)頻序列L2進(jìn)行相關(guān)操作，得到相關(guān)值W1＝R2″*L2；(7)用上述T2對(duì)采樣信號(hào)序列R1進(jìn)行補(bǔ)償，得到R1″＝R1*T2，再與相應(yīng)的本地?cái)U(kuò)頻序列L2進(jìn)行相關(guān)操作，得到相關(guān)值W2＝R1″*L2；
(8)比較上述兩個(gè)相關(guān)值W1和W2的大小，與較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)序列起始點(diǎn)的位置即為共軛相位點(diǎn)位置，與較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的相偏估計(jì)值序列即為相偏估計(jì)值；(9)在上述共軛相位點(diǎn)位置前移同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)之間的距離N，即為時(shí)間同步估計(jì)值。
上述方法中，利用假設(shè)檢驗(yàn)法，從基帶接收信號(hào)中檢測(cè)前同步頭處的信號(hào)，并計(jì)算時(shí)間同步值和相偏估計(jì)值的方法，包括以下步驟(1)以共軛相位點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的采樣信號(hào)序列，記為R1；(2)以從上述共軛相位點(diǎn)后移Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的采樣信號(hào)序列，記為R2；(3)對(duì)短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列進(jìn)行周期重復(fù)，以任意一個(gè)周期起始點(diǎn)后移N為起始位置，取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的本地?cái)U(kuò)頻序列，記為L(zhǎng)1，其中N為同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)之間的距離；(4)對(duì)短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列進(jìn)行周期重復(fù)，以任意一個(gè)周期起始點(diǎn)后移N+Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)為起始位置，取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的本地?cái)U(kuò)頻序列，記為L(zhǎng)2；(5)計(jì)算本地?cái)U(kuò)頻序列L1和L2的共軛相關(guān)值M＝L1*L2′，并計(jì)算采樣信號(hào)序列R1和R2的共軛相關(guān)值分別為K1＝R1*R2′、K2＝R2*R1′；(6)對(duì)上述共軛相關(guān)值進(jìn)行共軛相關(guān)操作，得到相關(guān)值W1＝K1*M′、W2＝K2*M′，比較兩者大小，與較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)序列起始點(diǎn)的位置即為共軛相位點(diǎn)位置；(7)對(duì)與較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)序列與本地?cái)U(kuò)頻序列L1進(jìn)行共軛相乘，得到相偏估計(jì)值；(8)在上述共軛相位點(diǎn)位置前移同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)之間的距離N，即為時(shí)間同步估計(jì)值。
本發(fā)明提出的短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)同步方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明利用了發(fā)射信號(hào)的固有的相位共軛中心對(duì)稱性質(zhì)，避免了以往相關(guān)操作中的共軛運(yùn)算，減少了計(jì)算的復(fù)雜度和計(jì)算量；(2)本發(fā)明方法中涉及的對(duì)稱相關(guān)方法利用了信號(hào)的對(duì)稱相關(guān)性，由于相關(guān)的序列同時(shí)在滑動(dòng)，所以相關(guān)主瓣會(huì)較窄，提高了多徑環(huán)境下的同步性能，并不受本地?cái)U(kuò)頻序列自相關(guān)特性的影響；(3)本發(fā)明方法中同步和頻偏估計(jì)的算法是由兩步獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的，所以時(shí)間同步的性能不受頻偏估計(jì)性能的影響，頻偏估計(jì)也無(wú)需在時(shí)間同步后再進(jìn)行，這樣就克服了以往同步算法中時(shí)間同步和頻偏估計(jì)的互相耦合問(wèn)題；(4)本發(fā)明方法中尋找中心對(duì)稱點(diǎn)的對(duì)稱相稱算法，避免了頻偏對(duì)相關(guān)值的影響，可以在不估計(jì)和糾正頻偏的情況下，準(zhǔn)確地估計(jì)中心對(duì)稱位置；(5)本發(fā)明方法中利用同步后的接收信號(hào)與本地?cái)U(kuò)頻序列相關(guān)求得相偏估計(jì)，避免了求角查表所需要的大量運(yùn)算；(6)本發(fā)明中對(duì)稱相乘找中心對(duì)稱點(diǎn)只需要滑動(dòng)Ts/2的時(shí)間長(zhǎng)度，是一般滑動(dòng)相關(guān)求同步方法的二分之一，因此節(jié)省了計(jì)算量。


圖1是采樣信號(hào)的相位圖。
圖2是對(duì)一個(gè)擴(kuò)頻周期Ts時(shí)間內(nèi)的采樣信號(hào)進(jìn)行中心對(duì)稱相乘后疊加得到的相關(guān)值圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)接收同步方法，首先接收短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端發(fā)出的射頻信號(hào)，進(jìn)行下變頻處理后得到基帶采樣接收信號(hào)，對(duì)一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的各基帶采樣接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)分別進(jìn)行中心對(duì)稱相乘后疊加得到相關(guān)值，取所有相關(guān)值中的最大值，與該最大值相對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)即為基帶接收信號(hào)中前同步頭處信號(hào)的共軛相位點(diǎn)的位置，根據(jù)上述共軛相位點(diǎn)的位置，利用假設(shè)檢驗(yàn)法，從上述基帶接收信號(hào)中檢測(cè)前同步頭處的信號(hào)，并計(jì)算時(shí)間同步值和相偏估計(jì)值。
上述數(shù)據(jù)接收方法中，對(duì)采樣接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行中心對(duì)稱相乘后疊加得到相關(guān)值的方法，包括以下步驟(1)從基帶接收信號(hào)的前同步頭處信號(hào)中取出以任意采樣點(diǎn)為中心的前、后兩個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)；(2)以上述采樣點(diǎn)為中心，將上述兩個(gè)擴(kuò)頻序列采樣信號(hào)進(jìn)行中心對(duì)稱相乘后疊加；(3)連續(xù)取Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)，重復(fù)進(jìn)行中心對(duì)稱相乘并疊加，得到基帶接收信號(hào)的滑動(dòng)相關(guān)值|Ri|=|Σk=oL-1ri-k·ri+k|,]]>其中Ts為碼元周期，ri表示采樣接收信號(hào)，i≤Ts/2，k為采樣接收信號(hào)與采樣點(diǎn)之間的時(shí)間長(zhǎng)；(4)與上述滑動(dòng)相關(guān)值中的最大值相對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)，即為基帶接收信號(hào)中前同步頭處信號(hào)的共軛相位點(diǎn)的位置。
上述數(shù)據(jù)接收同步方法中，利用假設(shè)檢驗(yàn)法從基帶接收信號(hào)中檢測(cè)前同步頭處的信號(hào)，并計(jì)算時(shí)間同步值和相偏估計(jì)值的方法，包括以下步驟(1)以共軛相位點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的采樣信號(hào)序列，記為R1；(2)以從上述共軛相位點(diǎn)后移Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的采樣信號(hào)序列，記為R2；(3)對(duì)短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列進(jìn)行周期重復(fù)，以任意一個(gè)周期起始點(diǎn)后移N為起始位置，取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的本地?cái)U(kuò)頻序列，記為L(zhǎng)1，其中N為同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)之間的距離；(4)對(duì)短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列進(jìn)行周期重復(fù)，以任意一個(gè)周期起始點(diǎn)后移N+Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)為起始位置，取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的本地?cái)U(kuò)頻序列，記為L(zhǎng)2；(5)將上述兩個(gè)采樣信號(hào)序列分別與上述兩個(gè)本地?cái)U(kuò)頻序列進(jìn)行共軛相關(guān)操作，得到兩組粗相偏估計(jì)值序列，即T1＝R1′*L1，T2＝R2′*L1；(6)以上述T1對(duì)采樣信號(hào)序列R2進(jìn)行補(bǔ)償，得到R2″＝R2*T1，再與相應(yīng)的本地?cái)U(kuò)頻序列L2進(jìn)行相關(guān)操作，得到相關(guān)值W1＝R2″*L2；(7)以上述T2對(duì)采樣信號(hào)序列R1進(jìn)行補(bǔ)償，得到R1″＝R1*T2，再與相應(yīng)的本地?cái)U(kuò)頻序列L2進(jìn)行相關(guān)操作，得到相關(guān)值W2＝R1″*L2；(8)比較上述兩個(gè)相關(guān)值W1和W2的大小，與較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)序列起始點(diǎn)的位置即為共軛相位點(diǎn)位置，與較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的相偏估計(jì)值序列即為相偏估計(jì)值；(9)在上述共軛相位點(diǎn)位置前移同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)之間的距離N，即為時(shí)間同步估計(jì)值。
上述數(shù)據(jù)接收方法中，利用假設(shè)檢驗(yàn)法從基帶接收信號(hào)中檢測(cè)前同步頭處的信號(hào)，并計(jì)算時(shí)間同步值和相偏估計(jì)值的方法，包括以下步驟(1)以共軛相位點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的采樣信號(hào)序列，記為R1；(2)以從上述共軛相位點(diǎn)后移Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的采樣信號(hào)序列，記為R2；(3)對(duì)短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列進(jìn)行周期重復(fù)，以任意一個(gè)周期起始點(diǎn)后移N為起始位置，取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的本地?cái)U(kuò)頻序列，記為L(zhǎng)1，其中N為同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)之間的距離；(4)對(duì)短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列進(jìn)行周期重復(fù)，以任意一個(gè)周期起始點(diǎn)后移N+Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)為起始位置，取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的本地?cái)U(kuò)頻序列，記為L(zhǎng)2；(5)計(jì)算本地?cái)U(kuò)頻序列L1和L2的共軛相關(guān)值M＝L1*L2′，并計(jì)算采樣信號(hào)序列R1和R2的共軛相關(guān)值分別為K1＝R1*R2′、K2＝R2*R1′；(6)對(duì)上述共軛相關(guān)值進(jìn)行共軛相關(guān)操作，得到相關(guān)值W1＝K1*M′、W2＝K2*M′，比較兩者大小，與較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)序列起始點(diǎn)的位置即為共軛相位點(diǎn)位置；(7)對(duì)與較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)序列與本地?cái)U(kuò)頻序列L1進(jìn)行共軛相乘，得到相偏估計(jì)值；(8)在上述共軛相位點(diǎn)位置前移同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)之間的距離N，即為時(shí)間同步估計(jì)值。
圖1是本地發(fā)送前同步頭處信號(hào)的相位圖。從圖中可以看到前同步頭處的信號(hào)相位以實(shí)心的方點(diǎn)為中心共軛對(duì)稱，記該點(diǎn)為共軛相位點(diǎn)。每個(gè)Ts周期內(nèi)存在兩個(gè)固定位置的共軛相位點(diǎn)，并且每?jī)蓚€(gè)相鄰共軛相位點(diǎn)相隔半個(gè)Ts周期。
在接收過(guò)程中首先接收短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端發(fā)出的射頻信號(hào)，進(jìn)行下變頻處理后得到基帶采樣接收信號(hào)，然后通過(guò)對(duì)前同步頭處的采樣接收信號(hào)進(jìn)行中心對(duì)稱相乘和疊加得到一系列相關(guān)值，再通過(guò)搜索最大相關(guān)值來(lái)判斷共軛相位點(diǎn)的位置，并利用假設(shè)檢驗(yàn)的方法，判斷出同步位置和頻偏估計(jì)值。
本發(fā)明的短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的同步處理方法首先要尋找到共軛相位點(diǎn)，用來(lái)判斷同步位置。
|Ri|=|Σk=0L-1ri-k·ri+k|,]]>其中，|Ri|表示相關(guān)值，L表示一個(gè)擴(kuò)頻周期Ts時(shí)間內(nèi)的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，ri+k表示第i+k點(diǎn)的接收信號(hào)。
由于采樣接收信號(hào)在經(jīng)過(guò)發(fā)射和接收機(jī)的射頻端時(shí)，都會(huì)受到頻偏的影響，此時(shí)采樣接收信號(hào)又可以表示為ri＝Si·ej(2niΔf)，其中Si表示第i點(diǎn)本地序列，Δf表示頻偏。
頻偏不僅改變了采樣接收信號(hào)的相位特性，更直接改變了前同步頭接收信號(hào)的自相關(guān)特性，從而導(dǎo)致傳統(tǒng)的時(shí)間同步算法會(huì)受到頻率同步算法的影響。而對(duì)于共軛相位點(diǎn)，由于其前后采樣接收信號(hào)是相位共軛對(duì)稱的，所以上面計(jì)算相關(guān)值的公式又可進(jìn)一步表示為|Ri|=|Σk=0L-1ri-k·ri+k|=|ΣK=0L-1Si-k·ej[2π(i-k)Δf]·Si+k·ej[2π(i+k)Δf]|]]>=|ej(4πiΔf)|·|Σk=0L-1Si-k·Si+k|]]>=|Σk=0L-1Si-k·Si+k|]]>即共軛相位點(diǎn)的判斷不受頻偏的影響。
求得共軛相位點(diǎn)后就可以通過(guò)共軛相位點(diǎn)與同步點(diǎn)的特定位置關(guān)系來(lái)判斷同步位置，如圖2中實(shí)心方點(diǎn)所示，其中考慮2倍過(guò)采樣方式下，共軛相位點(diǎn)與同步點(diǎn)的位置距離為N＝4。但是由于在Ts周期內(nèi)有兩個(gè)相位共軛點(diǎn)，因此需要通過(guò)假設(shè)檢驗(yàn)的方法判斷同步點(diǎn)的位置。
對(duì)于利用假設(shè)檢驗(yàn)求同步點(diǎn)有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一種是利用相位共軛點(diǎn)的具體位置判斷同步點(diǎn)，另一種是利用相位共軛點(diǎn)的相對(duì)位置判斷出同步點(diǎn)的位置。
其中利用假設(shè)檢驗(yàn)判斷相位共軛點(diǎn)的方法主要包括粗頻偏估計(jì)和與本地序列相關(guān)的過(guò)程，再通過(guò)比較最大相關(guān)值來(lái)判斷相位共軛點(diǎn)的位置。假設(shè)一個(gè)Ts周期內(nèi)兩個(gè)相位共軛點(diǎn)同步位置分別為A點(diǎn)、B點(diǎn)。
先假設(shè)A點(diǎn)為對(duì)應(yīng)著當(dāng)前估計(jì)的相位共軛點(diǎn)，以該相位共軛點(diǎn)為起始點(diǎn)的采樣接收信號(hào)序列R1與以A點(diǎn)為起始點(diǎn)的本地序列L1相關(guān)就可估計(jì)出頻偏的影響，T1＝R1′*L1。再把此估計(jì)頻偏補(bǔ)償?shù)揭怨曹椣辔稽c(diǎn)再往后Ts/2為起點(diǎn)的采樣接收信號(hào)序列R2，R2″＝R2*T1，將補(bǔ)償頻偏后的接收序列與以B點(diǎn)為起始的本地序列L2相關(guān)得到相關(guān)值W1＝R2″*L2。
同理，對(duì)以共軛相位點(diǎn)再往后Ts/2為起點(diǎn)的采樣接收信號(hào)序列R2進(jìn)行同樣的操作，首先估計(jì)頻偏T2＝R2′*L1。再得到補(bǔ)償后的采樣接收信號(hào)R1″＝R1*T2，與本地序列L2相關(guān)得到相關(guān)值W2＝R1″*L2。得到兩個(gè)相關(guān)值后比較大小，較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的頻偏估計(jì)就是需要的頻偏估計(jì)，用來(lái)估計(jì)的采樣接收信號(hào)序列的起始點(diǎn)就是相位共軛點(diǎn)A點(diǎn)。由于相位共軛點(diǎn)A點(diǎn)與時(shí)間同步位置有固定的位置差，將估計(jì)的相位共軛點(diǎn)補(bǔ)償?shù)粼撐恢貌?，就可以得到時(shí)間同步值。
對(duì)于利用相位共軛點(diǎn)的相對(duì)位置判斷出同步點(diǎn)位置的假設(shè)檢驗(yàn)方法，其具體實(shí)施步驟如下所述。
因?yàn)槊總€(gè)碼元內(nèi)的兩個(gè)共軛點(diǎn)是固定的，所以可以利用兩個(gè)共軛點(diǎn)的相對(duì)位置信息直接判斷當(dāng)前共軛點(diǎn)的具體位置。
假設(shè)一個(gè)Ts周期內(nèi)兩個(gè)相位共軛點(diǎn)同步位置分別為A點(diǎn)、B點(diǎn)。以A點(diǎn)起始的本地序列L1相對(duì)于以B點(diǎn)為起始的本地序列L2的相位偏差是，M＝L1*L2′，再分別求得以共軛相位點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)序列R1，與以上述共軛相位點(diǎn)再往后Ts/2為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)序列R2的相對(duì)相位關(guān)系K1＝R1*R2′，K2＝R2*R1′。
然后將K1和K2分別與M相關(guān)得到相關(guān)值W1＝K1*M′，W2＝K2*M′。比較相關(guān)值W1和W2的大小，如果K1大于K2，那么采樣接收序列R1的起始點(diǎn)就是相位共軛點(diǎn)A，否則采樣接收序列R2的起始點(diǎn)是相位共軛點(diǎn)A。同樣補(bǔ)償?shù)艄烙?jì)的相位共軛點(diǎn)中的同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)A點(diǎn)的位置差，就可以得到時(shí)間同步值。
權(quán)利要求
1.一種短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的同步處理方法，其特征在于該方法包括以下各步驟(1)接收短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端發(fā)出的射頻信號(hào)，進(jìn)行下變頻處理后得到基帶采樣接收信號(hào)，對(duì)一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的各基帶采樣接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)分別進(jìn)行中心對(duì)稱相乘后疊加得到相關(guān)值，取所有相關(guān)值中的最大值，與該最大值相對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)即為基帶接收信號(hào)中前同步頭處信號(hào)的共軛相位點(diǎn)的位置(2)根據(jù)上述共軛相位點(diǎn)的位置，利用假設(shè)檢驗(yàn)法，從上述基帶接收信號(hào)中檢測(cè)前同步頭處的信號(hào)，并計(jì)算時(shí)間同步值和相偏估計(jì)值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的對(duì)采樣接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行中心對(duì)稱相乘后疊加得到相關(guān)值的方法，包括以下步驟(1)從基帶接收信號(hào)的前同步頭處信號(hào)中取出以任意采樣點(diǎn)為中心的前、后兩個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)；(2)以上述采樣點(diǎn)為中心，將上述兩個(gè)擴(kuò)頻序列采樣信號(hào)進(jìn)行中心對(duì)稱相乘后疊加；(3)連續(xù)取Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)，重復(fù)進(jìn)行中心對(duì)稱相乘并疊加，得到基帶接收信號(hào)的滑動(dòng)相關(guān)值|Ri|=|Σk=0L-1ri-k·ri+k|,]]>其中Ts為碼元周期，ri為采樣接收信號(hào)，i≤Ts/2，k為采樣接收信號(hào)與采樣點(diǎn)之間的時(shí)間長(zhǎng)；(4)與上述滑動(dòng)相關(guān)值中的最大值相對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)，即為基帶接收信號(hào)中前同步頭處信號(hào)的共軛相位點(diǎn)的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的利用假設(shè)檢驗(yàn)法，從基帶接收信號(hào)中檢測(cè)前同步頭處的信號(hào)，并計(jì)算時(shí)間同步值和相偏估計(jì)值的方法，包括以下步驟(1)以共軛相位點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的采樣信號(hào)序列，記為R1；(2)以從上述共軛相位點(diǎn)后移Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的采樣信號(hào)序列，記為R2；(3)對(duì)短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列進(jìn)行周期重復(fù)，以任意一個(gè)周期起始點(diǎn)后移N為起始位置，取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的本地?cái)U(kuò)頻序列，記為L(zhǎng)1，其中N為同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)之間的距離；(4)對(duì)短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列進(jìn)行周期重復(fù)，以任意一個(gè)周期起始點(diǎn)后移N+Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)為起始位置，取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的本地?cái)U(kuò)頻序列，記為L(zhǎng)2；(5)將上述兩個(gè)采樣信號(hào)序列分別與上述兩個(gè)本地?cái)U(kuò)頻序列進(jìn)行共軛相關(guān)操作，得到兩組粗相偏估計(jì)值序列，即T1＝R1′*L1，T2＝R2′*L1；(6)用上述T1對(duì)采樣信號(hào)序列R2進(jìn)行補(bǔ)償，得到R2″＝R2*T1，再與相應(yīng)的本地?cái)U(kuò)頻序列L2進(jìn)行相關(guān)操作，得到相關(guān)值W1＝R2″*L2；(7)用上述T2對(duì)采樣信號(hào)序列R1進(jìn)行補(bǔ)償，得到R1″＝R1*T2，再與相應(yīng)的本地?cái)U(kuò)頻序列L2進(jìn)行相關(guān)操作，得到相關(guān)值W2＝R1″*L2；(8)比較上述兩個(gè)相關(guān)值W1和W2的大小，與較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)序列起始點(diǎn)的位置即為共軛相位點(diǎn)位置，與較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的相偏估計(jì)值序列即為相偏估計(jì)值；(9)在上述共軛相位點(diǎn)位置前移同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)之間的距離N，即為時(shí)間同步估計(jì)值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的利用假設(shè)檢驗(yàn)法，從基帶接收信號(hào)中檢測(cè)前同步頭處的信號(hào)，并計(jì)算時(shí)間同步值和相偏估計(jì)值的方法，包括以下步驟(1)以共軛相位點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的采樣信號(hào)序列，記為R1；(2)以從上述共軛相位點(diǎn)后移Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)為起點(diǎn)，從基帶接收信號(hào)前同步頭處的信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的采樣信號(hào)序列，記為R2；(3)對(duì)短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列進(jìn)行周期重復(fù)，以任意一個(gè)周期起始點(diǎn)后移N為起始位置，取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的本地?cái)U(kuò)頻序列，記為L(zhǎng)1，其中N為同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)之間的距離；(4)對(duì)短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列進(jìn)行周期重復(fù)，以任意一個(gè)周期起始點(diǎn)后移N+Ts/2時(shí)間長(zhǎng)的采樣點(diǎn)為起始位置，取出一個(gè)擴(kuò)頻周期的本地?cái)U(kuò)頻序列，記為L(zhǎng)2；(5)計(jì)算本地?cái)U(kuò)頻序列L1和L2的共軛相關(guān)值M＝L1*L2′，并計(jì)算采樣信號(hào)序列R1和R2的共軛相關(guān)值分別為K1＝R1*R2′、K2＝R2*R1′；(6)對(duì)上述共軛相關(guān)值進(jìn)行共軛相關(guān)操作，得到相關(guān)值W1＝K1*M′、W2＝K2*M′，比較兩者大小，與較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)序列起始點(diǎn)的位置即為共軛相位點(diǎn)位置；(7)對(duì)與較大的相關(guān)值對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)序列與本地?cái)U(kuò)頻序列L1進(jìn)行共軛相乘，得到相偏估計(jì)值；(8)在上述共軛相位點(diǎn)位置前移同步點(diǎn)與相位共軛點(diǎn)之間的距離N，即為時(shí)間同步估計(jì)值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。首先接收短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端發(fā)出的射頻信號(hào)，進(jìn)行下變頻處理后得到基帶采樣接收信號(hào)，對(duì)一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的各采樣接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)分別進(jìn)行中心對(duì)稱相乘后疊加，取所有疊加值中的最大值，與該最大值相對(duì)應(yīng)的采樣接收信號(hào)所在位置為射頻信號(hào)中的共軛相位點(diǎn)；根據(jù)上述共軛相位點(diǎn)的位置，利用假設(shè)檢驗(yàn)法，從上述基帶接收信號(hào)中檢測(cè)前同步頭處的信號(hào)，并計(jì)算時(shí)間同步值和相偏估計(jì)值。本發(fā)明提出的短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，降低了時(shí)間和頻率同步時(shí)的計(jì)算量，使接收機(jī)具有更低的功耗。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1747345SQ20051011669
公開(kāi)日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者張良, 楊晨陽(yáng), 酈亮 申請(qǐng)人:北京威訊紫晶科技有限公司