一種基于SC-FDE突發信號2倍過采樣的定時同步方法技術

一種基于SC?FDE突發信號2倍過采樣的定時同步方法，步驟如下：(一)、設單載波頻域均衡SC?FDE信號的時隙幀為s，獲得接收端的第k個過采樣數字信號x(kT

A timing synchronization method based on 2 times oversampling of SC-FDE burst signal

【技術實現步驟摘要】
一種基于SC-FDE突發信號2倍過采樣的定時同步方法
本專利技術涉及數字無線通信傳輸
，特別涉及一種基于SC-FDE突發信號2倍過采樣的定時同步方法。
技術介紹
在無人機數據鏈與低軌衛星通信等無線通信系統中，寬帶數據傳輸常面臨多徑環境，可采用正交頻分復用OFDM技術或單載波頻域均衡SC-FDE技術抵抗信道衰落。其中，SC-FDE技術相對于OFDM技術有峰均比較低的優勢，可靠近功率放大器非線性飽和區工作，具有更高的功率效率。SC-FDE技術的定時同步可采用OFDM系統同樣的傳統算法，利用前導段或者循環前綴CP的差分相關獲得定時度量；也可以采用傳統單載波技術通過定時偏差估計進行信號重建。在文獻“何裕舒,郭浩,張陽.基于訓練序列的SC-FDE系統定時同步改進算法[J].現代電子技術2018,41(2):14-17.”中研究的定時同步采用多段前導結構且定時度量較差。在文獻“LinY-T,ChenS-G.AblindfinesynchronizationschemeforSC-FDEsystems[J].IEEETransCommun,2014,62(1):293-301.”中設計了盲同步方法，在文獻“BenvenutoN,DinisR,FalconerD,etal.Singlecarriermodulationwithnonlinearfrequencydomainequalization:Anideawhosetimehascome-again[J].ProceedingsoftheIEEE2010,98(1):69-96.”中總結了SC-FDE技術的關鍵點。在作者已公開的專利技術專利“一種適用于衛星通信突發傳輸系統的前饋定時恢復方法，CN104135360，2017”中，設計了衛星通信突發傳輸系統的定時同步方法，但是只適用于過采樣率超過4倍的情況，對于寬帶信號接收硬件平臺采樣率受限的情況沒法使用。上述文獻中設計了各種SC-FDE接收技術，采用傳統OFDM差分前導的方法存在難以解決殘留定時偏差的問題，采用過采樣4倍數據進行定時估計存在帶寬或硬件平臺受限問題，而準確定時相位同步對于隨后的頻域均衡非常重要。因此亟需研究一種準確定時相位同步的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于SC-FDE突發信號2倍過采樣的定時同步方法。本專利技術的上述目的是通過如下技術方案予以實現的：一種基于SC-FDE突發信號2倍過采樣的定時同步方法，包括如下步驟：步驟(一)、設單載波頻域均衡SC-FDE信號的時隙幀為s，獲得接收端的第k個過采樣數字信號x(kTS)；步驟(二)、基于用于定時的NL個符號所對應的2NL+1個采樣信號x(kTS)，進行定時偏差估計；步驟(三)、根據步驟(二)計算得到的定時偏差估計值計算插值基點ms和相對定時偏差μs；步驟(四)、根據步驟(三)計算得到的插值基點ms、相對定時偏差μs進行線性插值，獲得接收信號的最佳采樣點z(m)。所述步驟(一)中，所述時隙幀包含前導段p，循環前綴u1、后綴段u2與數據段d，時隙幀長度為N；即：s＝{p,u1,d,u2}，u1＝u2＝up＝{p(1),p(2)...,p(Np)}u＝{u(1),u(2)...,u(Nu)}d＝{d(1),d(2)...,d(NS)}其中，長度為Np的前導段p與長度為NS的數據段d為線性調制波形，N＝Np+Nu+NS+Nu，長度為Nu的循環前綴和后綴段的時域與頻域幅值恒定為1。短時突發SC-FDE信號經過調制器成形濾波，經過加性高斯白噪聲信道后在解調器匹配濾波，得到信號的基帶模擬波形為其中s(t)為發送信號，w(t)為高斯白噪聲，濾波器g(t)為優化的波形：其中T為符號周期，α為成形因子；接收端的第k個過采樣數字信號為：其中，s(n)為發送端長度為N的時隙幀s的第n個符號；TS＝T/2為采樣時鐘；τT為時延；w(kTS)為高斯白噪聲。所述步驟(二)中，進行定時偏差估計的方法如下：將第1至第2NL+1個采樣信號{x(1),x(2),x(3),x(4)……,x(2NL-1),x(2NL),x(2NL+1)}分為3個長度為NL的信號序列：奇數序列yo1、奇數序列yo2、偶數序列ye，yo1＝{x(1),x(3),x(5),……,x(2NL-1)},yo2＝{x(3),x(5),x(7),……,x(2NL+1)},ye＝{x(2),x(4),x(6),……,x(2NL)}，利用如下公式計算定時偏差估計值其中tan-1(·)表示求反正切的角度值，其中，Σ表示求和累加，*表示共軛，||表示求絕對值，yo1(m)表示yo1的第m個元素，yo2(m)表示yo2的第m個元素，ye(m)表示ye的第m個元素。所述步驟(三)中，插值基點ms、相對定時偏差μs計算方法如下：所述步驟(四)中，ms＝0時，z(m)＝C1×ye(m)+C2×yo2(m)ms＝1時，z(m)＝C1×yo1(m)+C2×ye(m)其中，C1、C2為插值系數。C1＝μsC2＝1-μs。本專利技術與現有技術相比具有如下有益效果：(1)本專利技術設計了一種包含前導段、獨特字UW段與數據段的線性調制突發SC-FDE信號幀，對經過優化的濾波器成形匹配的信號可進行2倍過采樣就能完成定時同步，比傳統4倍過采樣定時估計方法可在帶寬或硬件平臺實現更高帶寬信號接收同步。(2)本專利技術一種基于SC-FDE突發信號2倍過采樣的定時同步方法，將2倍過采樣信號分成3組，再通過累加、共軛復乘及反正切處理即可得到定時偏差估計，定時偏差估計的根均方誤差可達1E-2級別，解決了SC-FDE采用OFDM差分前導定時方法時難以解決殘留定時偏差的問題。(3)本專利技術一種基于SC-FDE突發信號2倍過采樣的定時同步方法，通過分段函數提出了2倍過采樣信號插值基點、相對偏差計算法方法，并通過對過采樣數據進行線性插值完成對最佳采樣點信號的重建。附圖說明圖1為本專利技術定時同步方法原理框圖；圖2為采樣與差值效果示意圖；圖3為本專利技術定時偏差估計誤差的均值；圖4為本專利技術定時偏差估計誤差的均方根RMSE值；圖5為本專利技術插值前2倍過采樣星座點；圖6為本專利技術定時插值后的星座點。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步的詳細說明：本專利技術提出一種單載波頻域均衡突發信號2倍過采樣時的定時同步方法，該方法基于優化濾波器的2倍過采樣SC-FDE信號實現定時同步、線性插值完成接收符號重建。具體地，該方法包括如下步驟：步驟(一)、設單載波頻域均衡SC-FDE信號的時隙幀為s，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于SC-FDE突發信號2倍過采樣的定時同步方法，其特征在于包括如下步驟：/n步驟(一)、設單載波頻域均衡SC-FDE信號的時隙幀為s，獲得接收端的第k個過采樣數字信號x(kT

【技術特征摘要】
1.一種基于SC-FDE突發信號2倍過采樣的定時同步方法，其特征在于包括如下步驟：
步驟(一)、設單載波頻域均衡SC-FDE信號的時隙幀為s，獲得接收端的第k個過采樣數字信號x(kTS)；
步驟(二)、基于用于定時的NL個符號所對應的2NL+1個采樣信號x(kTS)，進行定時偏差估計；
步驟(三)、根據步驟(二)計算得到的定時偏差估計值計算插值基點ms和相對定時偏差μs；
步驟(四)、根據步驟(三)計算得到的插值基點ms、相對定時偏差μs進行線性插值，獲得接收信號的最佳采樣點z(m)。


2.根據權利要求1所述的一種基于SC-FDE突發信號2倍過采樣的定時同步方法，其特征在于：所述步驟(一)中，所述時隙幀包含前導段p，循環前綴u1、后綴段u2與數據段d，時隙幀長度為N；
即：
s＝{p,u1,d,u2}，
u1＝u2＝u
p＝{p(1),p(2)...,p(Np)}
u＝{u(1),u(2)...,u(Nu)}
d＝{d(1),d(2)...,d(NS)}
其中，長度為Np的前導段p與長度為NS的數據段d為線性調制波形，N＝Np+Nu+NS+Nu，長度為Nu的循環前綴和后綴段的時域與頻域幅值恒定為1。


3.根據權利要求2所述的一種基于SC-FDE突發信號2倍過采樣的定時同步方法，其特征在于：短時突發SC-FDE信號經過調制器成形濾波，經過加性高斯白噪聲信道后在解調器匹配濾波，得到信號的基帶模擬波形為其中s(t)為發送信號，w(t)為高斯白噪聲，濾波器g(t)為優化的波形：



其中T為符號周期，α為成形因子；
接收端的第k個過采樣數字信號為：



其中，s(n)為發送端長度為N的時隙幀s的第n個符號；TS＝T/2為采樣時鐘；τT為時延；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：閆朝星，劉同領，羅翔，付林罡，王先朋，李輝，
申請(專利權)人：北京遙測技術研究所，航天長征火箭技術有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11