用于信號處理的定時同步方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信信號處理領(lǐng)域，特別涉及用于信號處理的定時同步方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，通信信號處理技術(shù)有了長足的進步，其應(yīng)用范圍逐漸擴大，在航空、航天、國防等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的進步，用戶對通信信號處理的實時性和抗干擾性要求越來越高，使得通信信號處理的難度不斷加大。定時同步又是通信信號處理過程中的一個關(guān)鍵難點。
[0003]通信信號解調(diào)過程中，常用的定時同步方法有:早遲門、Gardner、泰勒米勒定時同步算法。以上三種定時同步算法在實現(xiàn)過程中都需要足夠多的有效信號碼元來支持對采樣時間偏差的估計，而且都必須采用復(fù)雜的數(shù)字鎖相環(huán)的方式進行閉環(huán)跟蹤提取同步時鐘才能達(dá)到較好的性能，在連續(xù)通信或幀內(nèi)信息量足夠多的突發(fā)通信中性能穩(wěn)定可靠，但在信息量較少的突發(fā)通信過程中，因幀內(nèi)沒有足夠多的有效信號碼元支撐傳統(tǒng)定時同步算法對采樣偏差的估計，因此定時同步性能急劇下降，尤其是在通信幀既沒有幀頭前導(dǎo)序列，又沒有保護間隔的突發(fā)通信應(yīng)用中，采用常規(guī)定時同步算法幾乎無法實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠通信。
[0004]突發(fā)通信是提升通信系統(tǒng)抗干擾性能的有效手段之一，應(yīng)用非常廣泛。在突發(fā)通信系統(tǒng)解調(diào)過程中，傳統(tǒng)定時同步算法依賴大量有效信息碼元進行估計的局限性，以上方法都存在一些明顯的缺點，要么系統(tǒng)帶寬利用率低、要么處理延時大、要么信息幀過長抗干擾能力差、要么系統(tǒng)復(fù)雜度高。因此在未來高速抗干擾的某些特定應(yīng)用中都存在一定的不足。
[0005]公開號為101902428A的專利，提出了一種定時同步方法，此方法相對于傳統(tǒng)算法取消了閉環(huán)跟蹤環(huán)路，在一定程度上降低了復(fù)雜度，但只能基于特定幀格式才能提取各個子幀之間的關(guān)聯(lián)同步信息，在單脈沖突發(fā)通信過程中難以實現(xiàn)，不具有通用性。且定時同步過程需要對采樣偏差進行估計，對同步符號位置進行中值濾波，處理延時大。
[0006]公開號為102761895A的專利，提出了一種鄰小區(qū)定時同步方法，此方法主要針對LTE系統(tǒng)的鄰小區(qū)測量，其中涉及的定時同步技術(shù)在傳統(tǒng)定時同步基礎(chǔ)上進行了一定的優(yōu)化，降低了復(fù)雜度，但在系統(tǒng)實現(xiàn)過程中需要實時計算鄰小區(qū)定時同步位置與本小區(qū)定時同步位置的最大偏差M，另外還需要考慮光速、采樣延時、小區(qū)半徑等多種參數(shù)，需要得到足夠多得先驗信息才能達(dá)到較好的性能。
[0007]公開號為102665269A的專利，提出了一種符號定時同步算法，此方法同步精度較高，但是同步過程需要確定主同步信號和上行信號之間的距離，另外在檢測窗內(nèi)需要在時域采用相關(guān)檢測的方式，難以在高速信號傳輸過程中使用。
[0008]公開號為104065604A的專利，提出的定時同步算法，能達(dá)到快速實現(xiàn)定時同步的效果，但需要進行復(fù)雜的頻偏估計和補償才能達(dá)到較好的性能，另外需預(yù)先設(shè)置η個不同的整數(shù)倍頻偏候選值進行定時初估計，需要較多的先驗信息才能工作。
[0009]公開號為103457680Α的專利提出的定時同步算法是基于Gardner算法進行改進的，依然存在復(fù)雜度高，需要足夠多的有效信號碼元才能實現(xiàn)高性能的缺點。
[0010]公開號為104601509A的專利，提出的定時同步算法主要是針對多載波調(diào)制信號進行的同步估計的，應(yīng)用上存在局限性，且算法處理延時較大。
[0011]公開號為103746790A的專利，主要是基于內(nèi)插的全數(shù)字高速并行定時同步方法，適用于高速應(yīng)用，但只有在有效信號碼元足夠多得條件下，采用閉環(huán)跟蹤的方式才能達(dá)到較好的性能，處理復(fù)雜度高，實現(xiàn)過程中需消耗大量的乘法器和存儲器資源。
[0012]公開號為104734840A的專利，提出的定時同步算法能達(dá)到較高的同步精度，但需要通過FFT估計采用頻率偏差，處理運算量大，延時大，復(fù)雜度高，不利于窄脈沖突發(fā)通信系統(tǒng)中實現(xiàn)。
[0013]公開號為104619004A的專利，提出的定時同步方法實現(xiàn)簡單、定時精度高、魯棒性好，但實現(xiàn)過程中需要對復(fù)基帶信號進行采樣率變換，且將多路并行判決結(jié)果與訓(xùn)練序列進行匹配，因此在高速信號傳輸過程中具有明顯的局限性。
[0014]公開號為104660375A的專利，提出的定時同步方法可以在短時間內(nèi)完成接收信號的定時同步，但同步過程依賴于幀頭輔助信息，在幀信息量較少情況下，存在較大的局限性。
[0015]上述可知，現(xiàn)有技術(shù)中，信號同步過程中要么算法非常復(fù)雜，需要消耗大量的硬件資源，要么同步速度慢，信號延時較大，抗干擾性差，通用性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]為了解決信號同步過程中算法復(fù)雜，需要消耗大量的硬件資源，處理延時較大，適應(yīng)性差的問題。本發(fā)明提供一種用于信號處理的定時同步方法及裝置。本發(fā)明在預(yù)知的碼元周期與實際碼元周期存在一定偏差，或者采樣時鐘周期與信號碼元周期不一致時，通過提前或者延后確定最佳判決時刻來實現(xiàn)信號的定時同步。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種用于信號處理的定時同步方法，該方法包括:
[0018]信號處理系統(tǒng)基于已知的信號帶寬、調(diào)制方式和系統(tǒng)時鐘周期接收信號；
[0019]基于預(yù)先設(shè)置的采樣率在每個碼元周期內(nèi)采集多個采樣點；
[0020]系統(tǒng)采樣率與系統(tǒng)時鐘速率保持一致；
[0021]將一個碼元周期作為一個基本同步判決周期，每個基本同步判決周期內(nèi)用于定時同步的信號數(shù)量與每個碼元周期內(nèi)的采樣點數(shù)相等；
[0022]將各碼元周期內(nèi)的各相同采樣時刻的采樣點的功率值分別累加，將累加的功率最大的采樣時刻確定為最佳判決時刻；
[0023]將所述最佳判決時刻與所述多個采樣點中的中間采樣點的時刻相比較:
[0024]當(dāng)所述最佳判決時刻與所述中間采樣點的時刻不一致時，
[0025]對于后續(xù)采樣，提前或延后一個采樣時鐘周期來確定最佳判決時刻；
[0026]如果提前或延后的最佳判決時刻依然與所述中間采樣點的時刻不一致，則繼續(xù)對于后續(xù)采樣提前或延后一個采樣時鐘周期來確定最佳判決時刻，直到最佳判決時刻與所述中間采樣點的時刻接近；
[0027]輸出定時的同步信號。
[0028]由此，本實施方式中，在預(yù)知的碼元周期與實際碼元周期存在一定偏差，或者采樣時鐘周期與信號碼元周期不一致時，通過提前或者延后判決最佳判決時刻來實現(xiàn)信號的定時同步。具體利用接收的信號經(jīng)過調(diào)制后得到的基帶信號碼元具有升余弦特性，將功率最大的采樣時刻確定為最佳判決時刻，將最佳判決時刻調(diào)整至升余弦波形的波峰所對應(yīng)的采樣時刻附近，使得信號與其波形相匹配的方式來實現(xiàn)。其中，將各相同采樣時刻的功率值分別累加，較大程度消除了噪聲和突發(fā)干擾的影響，提高了采樣信號的準(zhǔn)確性。本方法僅僅需要比較、選擇、累加等簡單算法就可以實現(xiàn)，該方法復(fù)雜度低、系統(tǒng)處理延時小，同步過程收斂快，性能穩(wěn)定可靠，效率高，適用范圍廣。在本實施方式中，最佳判決時刻與中間采樣點時刻相差較大時，定時同步的效果尤其明顯。
[0029]在一些實施方式中，所述當(dāng)所述最佳判決時刻與所述中間采樣點的時刻不一致時，對于后續(xù)采樣，提前或延后一個采樣時鐘周期來確定最佳判決時刻包括:
[0030]最佳判決時刻在所述中間采樣點的時刻之前時，在后續(xù)采樣點中，提前一個采樣時鐘周期來確