通信系统及其同步方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信领域，更具体地说，设及一种通信系统及其同步方法。
【背景技术】
[0002] 随着抗衰落技术和无线信号的低功率接收技术的发展，未来低信噪比条件下 SC-抑E的研究将成为一个热点，特别是"wei曲tless"(-种低功耗的广域物联网技术标 准）已经将SC-抑E技术作为物理层的主要传输方案。在低信噪比条件下实现M2M，不仅需 要在信噪比和数据吞吐率之间取得平衡和折中，还要求能够在15公里内实现信号的抗多 径传输。对于低信噪比M2M(MachinetoMachine,机器与机器间通信）数字通信系统而言， 同步是一个十分重要的问题。
[0003] 传统的SC-FDE系统同步算法多用接收信号本身前后两部分做相关来进行算法的 设计，基于运种思想的算法对频偏大小不敏感，并且在一定程度上也能解决信号多径传输 带来的问题。但是运些同步算法基本上都是面向较高信噪比，并且同步精度较差，究其原因 主要是因为利用接收信号本身做相关的方法对噪声很敏感，在信噪比较差的情况下同步性 能很差。当接收信号的信噪比较低，同时载波频偏范围又较大时，传统的同步算法往往很难 完成信号的较高精度的同步。
[0004] 因此，需要开发一种面向低信噪比无线通信接收系统的同步技术。
【发明内容】
阳0化]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的低信噪比条件下传统SC-抑E系 统同步算法的同步性能差的缺陷，提供一种通信系统同步方法及采用运种同步方法的通信 系统，其能够实现信号的精确同步。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供
[0007] 一种通信系统同步方法，该通信系统的发送端发送包含第一训练序列A、第二训练 序列C、第=训练序列D、循环前缀CP和数据符号的数据帖，接收端接收所述数据帖并执行 如下步骤：
[0008] SI.利用第一训练序列A采用并行码相位捜索算法进行数据帖的检测、并获得到 粗频偏估计值W纠正粗频偏值从而获得经过粗频偏纠正之后的数据符号；
[0009] S2.利用第二训练序列C进行细频偏估计，W纠正细频偏值从而获得经过细频偏 纠正之后的数据符号；及
[0010] S3.利用第二训练序列C和第S训练序列D进行符号定时估计； W川其中，
[0012] 所述第一训练序列A由周期长度为Ll的ZC序列重复Tl次构成，其中，Ll和Tl均 为正整数，且4《Ll《12、3000《Tl《5000,其中Tl的值取决于11、最大频偏范围及信 噪比；
[0013] 所述第二训练序列C由周期长度为L3的ZC序列重复T3次构成，其中，L3和T3均 为正整数，且128《L3《512、12《T3《48 ;
[0014] 所述第S训练序列D由周期长度为L3的ZC序列取反后重复T4次构成，其中，T4 为正整数，且T3/8《T4《T3/4。
[0015] 在本发明所述的通信系统同步方法中，所述循环前缀CP的长度的设置使得在步 骤S3中对符号定时估计点引入一提前量Ng,且对于主径不是第一径的多径信道所述提前 量Ng的大小至少大于主径和第一径的最大时延。
[0016] 在本发明所述的通信系统同步方法中，步骤Sl包括：
[0017] Sl-L将接收到的信号与数字振荡器（NCO)产生的正交载波进行混频操作，然后 将混频的输出与本地训练序列利用FFT(快速傅立叶变换）模块和IFFT(快速傅立叶逆变 换）模块进行相关运算，得到相关运算的结果；
[0018]S1-2.对所述相关运算的结果利用周期累加的方式实现预定长度的相干积分，对 相干积分后的I和Q两路输出取模运算并平方相加后得到最终的检测判定值V;
[0019]S1-3.将所述检测判定值V与设定的阔值Vt进行比较，W判定是否检测到数据帖； 且
[0020] 当检测到数据帖时，帖检测模块停止工作并且给出DDS此时的频率值作为所述粗 频偏估计值；
[0021] 当没有检测到数据帖时，更新DDS的频率值并重复步骤Sl-I至步骤S1-3重新进 行捜索，直到检测到数据帖为止。
[0022] 在本发明所述的通信系统同步方法中，
[0023] 所述FFT(快速傅立叶变换）的长度N为1024点，所述循环前缀CP的长度大于 91点，发射端相邻符号的时间间隔T历0. 2yS;且，所述第一训练序列A中，Ll= 8、T1 = 3800 ;所述第二训练序列C中，L2 = 256、T2 = 24 ;所述第S训练序列D中，T3 = 4。
[0024] 在本发明所述的通信系统同步方法中，
[00巧]步骤S2包括：利用本地训练序列和接收到的第二训练序列C进行相关运算，并将 相关运算的结果累加8次，W进行载波的细频偏估计；
[0026] 步骤S3包括：利用本地训练序列和接收到的第二训练序列C和第S训练序列D相 关运算的结果对数据符号进行符号定时估计；且
[0027] 所述循环前缀CP的长度为128点、所述通信系统的信噪比低至-15地、及最大的归 一化载波频偏值为1. 2。
[0028] 在本发明所述的通信系统同步方法中，步骤S2中利用相关运算的结果累加8次进 行载波的细频偏估计进一步包括：
[0029] 将第二训练序列C中连续的16个子序列对应的相关峰值点分成前后两部分，然后 前8个值和后8个值分别相加后计算细频偏估计值，公式如下：
[0030] 阳03U 其中：
[0032]
[0033] 其中r(d)表示经过粗频偏纠正之后的数据符号，m(d)表示本地的训练序列， 為/4肖2表示细频偏估计值。
[0034] 在本发明所述的通信系统同步方法中，步骤S3包括：利用如下时间度量函数的输 出得到峰值点，再利用所述峰值点的索引计算出第=训练序列D的位置，从而完成符号定 时估计，
[0035]
[0036] 其中，r(d)表示经过粗频偏纠正之后的数据符号，m(d)表示本地的训练序列。
[0037] 本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：构造一种通信系统，其包括设 置于接收端的同步装置，所述通信系统的发射端发送的数据帖包含第一训练序列A、第二训 练序列C、第=训练序列D、循环前缀CP和数据符号，所述同步装置包括：
[0038] 帖检测模块，其利用第一训练序列A采用并行码相位捜索算法进行数据帖的检 、并获得到粗频偏估计值W纠正粗频偏值从而获得经过粗频偏纠正之后的数据符号；
[0039] 细频偏纠正模块，其利用第二训练序列C进行细频偏估计，W纠正细频偏值从而 获得经过细频偏纠正之后的数据符号；及
[0040] 符号定时模块，其利用第二训练序列C和第S训练序列D进行符号定时估计； 阳OW 其中，
[0042] 所述第一训练序列A由周期长度为Ll的ZC序列重复Tl次构成，其中，Ll和Tl均 为正整数，且4《Ll《12、3000《Tl《5000,其中Tl的值取决于11、最大频偏范围及信 噪比；
[0043] 所述第二训练序列C由周期长度为L3的ZC序列重复T3次构成，其中，L3和T3均 为正整数，且128《L3《512、12《T3《48 W44] 所述第立训练序列D由周期长度为L3的ZC序列取反后重复T4次构成，其中，T4 为正整数，且T3/8《T4《T3/4 ;且，
[0045] 所述循环前缀CP的长度的设置使得所述符号定时模块对符号定时估计点引入一 提前量Ng,且对于主径不是第一径的多径信道所述提前量Ng的大小至少大于主径和第一 径的最大时延。
[0046] 在本发明所述的通信系统中，所述帖检测模块包括：
[0047] 混频模块，用于将接收到的信号与数字振荡器（NCO)产生的正交载波进行混频； W48] 第一FFT(快速傅立叶变换）模块，用于对混频的输出进行快速傅立叶变换；
[0049] 第二FFT(快速傅立叶变换）模块，用于对本地训练序列进行快速傅立叶变换；
[0050] 共辆模块，用于对第二FFT模块的输出进行复数共辆运算；
[0051] IFFT(快速傅立叶逆变换）模块，用于对快速傅立叶变化运算与复数共辆运算的 混频输出进行快速傅立叶逆变换，得到相关运算后的I分量和Q分量；
[0052] I分量相干积分模块，利用周期累加的方式对相关运算后的I分量进行预定长度 的相干积分；
[0053] Q分量相干积分模块，利用周期累加的方式对相关运算后的Q分量进行预定长度 的相干积分；
[0054] I分量取模及平方模块，用于对相干积分后的I分量取模运算并平方，得到I2;
[0055] Q分量取模及平方模块，用于对相干积分后的Q分量取模运算并平方，得到妒；
[0056] 加法模块，用于对12和Q2进行加法运算，得到检测判定值V;
[0057] 比较模块，将所述检测判定值V与设定的阔值Vt进行比较，W判定是否检测到数 据帖。
[005引在本发明所述的通信系统中，
[0059] 所述细频偏纠正模块利用本地训练序列和接收到的第二训练序列C进行相关运 算，并将相关运算的结果累加8次来进行载波的细频偏估计；