專利名稱：突發通信的幀同步信號設計技術的制作方法
技術領域：
本發明屬于電子技術領域，如無線通信、移動通信、雷達、電子對抗等，特別涉及進行突發通信的無線移動通信系統。
背景技術：
很多通信系統都處于連續工作的狀態，此時一旦建立，信號就連續發生。這類系統對接收端捕獲信號的響應時間無嚴格要求，但在某些通信系統中，信號是間歇甚至突發發生。最典型的是多接入系統，單個用戶可以模型化為一定參數隨機到達、隨機長度的突發源。這種用戶源信息特征顯然不同于傳統的連續恒穩信源，它要求傳輸的突發性，即當且僅當有數據到達的情況下才發起傳輸，并且在數據發送后停止傳輸，每次傳輸都有一個確定的時間。
突發模式的傳輸與接收技術與連續系統存在著很多不同之處 1.突發通信系統存在著信號捕獲、同步建立的過程，而且相對連續系統，信號捕獲和同步建立的時間要盡可能短，這樣才能提升系統的整體效率。
2.接收端收到的數據包其信號電平和噪聲統計特性都有可能不同，所以解調前的一個數據包所得到的同步信息不能為解調下一個數據包所利用。突發通信系統對每一個新接收到的數據包都要解調以獲得新的同步信息。
3.突發通信系統對于數據包的同步是基于數據輔助的。在連續通信系統中廣泛應用的鎖相環技術難以直接應用于突發通信系統。
4.從突發模式傳輸技術應用和實現的角度來看，其難點突出地體現在對同步參數的快速捕獲上面。
本專利提出了一種新的同步信號設計，并對其相關特性進行了詳細的分析。隨后在借鑒巴克碼設計思路的基礎上，提出了一種新的幀同步機制。
發明內容
本發明的目的是提出一種新的幀同步信號設計，以及相應的幀同步機制，采用本發明方法設計的同步機制的突發通信系統具有低的系統復雜度、更好的系統誤碼率性能等特點。
本發明針對極短時間內傳輸大量比特流的突發通信系統。
本發明提出的同步信號設計是以如下一種48比特的同步序列為信號構造的基本單元，該48比特的同步序列為 1111 1111 0111 1010 0101 1100 1100 1010 0010 1100 0000 0000 對于基于序列相關的突發通信系統，采用此48比特序列級聯來構成同步信號，但并不是直接將多個48比特序列級聯，本發明提出的同步信號設計是將一個13比特巴克序列作為母序列，巴克序列的每一比特再擴展為48比特，擴展方法為對應的巴克序列比特是“1”，則對應的48比特序列整體不變；若對應位是“0”，則對應的48比特序列整體翻轉(“1”翻轉為“0”，“0”翻轉為“1”)。13比特巴克序列為“0000011001010”，其方案的示意圖如圖1所示。該序列的幀同步序列非周期自相關函數圖如圖2所示，其有非常好的峰值， 旁瓣又非常低。
在幀同步系統中，對于突發通信系統的接收端，其同步檢測過程如下 若有N位同步字{Cl，c2，…。，信息數據為Cl1 e {-1，+1}，經過AWGN信道后，得到若在接收端觀察連續N個采樣點，幀同步器需面對以前兩種情況 H0 = (I^ni, i = 1,2, ...N H1 = C^ni, i = 1,2, ...N 其中Htl代表無同步字,H1代表有同步字。Htl對應的判決為DyH1對應的判決為Dp 漏同步概率為P1 = PriD0IHJ ； 假同步概率為P2 = Pr (D11H0I ； 正確檢測概率為P3 = I-P2 ； 最大似然率檢測為
(1) 其中fR|HI(r|Hi)為在假設H1;l e {0,1}成立條件下R的概率密度函數，λ為門限值。若Λ'(r) < λ，則找到同步字，否則沒有找到。考慮無記憶信道，則
(2) 當1 = 1，那么
(3) 同理
(4) 因為屯概率同等P(di = 1) =p(di=-1) = 1/2，所以
(5)
可得
(6) 取對數簡化可得
(7) 檢測方法為找到與同步頭字長度相同的接收端采樣點窗口，與本地同步序列進行相關比較，若大于門限值則認為找到同步頭，否則將窗口滑動一個比特位再進行比較。
從上突發通信接收端同步檢測可以看出，在檢測過程中可能出現漏同步和假同步的問題。漏同步是接收的同步碼組中可能出現一些錯誤的碼元，從而使識別器漏識別已出的同步碼組；假同步是識別器將信息碼元中和同步碼相同的碼組識別為同步信號。為此要增加幀同步的保護措施，提高幀同步的性能。
最常用的措施是將幀同步的工作劃分為兩種狀態，即捕捉態和保持態。要提高幀同步的工作性能，必須要求漏同步概率P1和假同步概率P2都要低，但是這一要求對識別器判決門限的選擇是矛盾的。所以將同步過程分成兩種不同狀態，以便在不同狀態對識別器的判決門限提出不同要求，達到降低漏同步和假同步的目的。漏同步概率P1和假同步概率 P2是衡量幀同步可靠性的主要指標[42]。
捕捉態判決門限提高，判決器允許幀同步碼中最大錯碼數下降，假同步概率己下降； 保持態判決門限降低，判決器允許幀同步碼中最大錯碼數上升，漏同步概率P1T 降。漏同步概率
假同步概率
(9) 正確檢測概率
(10) 式中P6為碼元錯位概率，η為同步碼組的碼組元數，k為判決器允許碼組中的錯誤碼元最大數。
幀同步平均建立時間T衡量幀同步的效率，幀同步平均建立時間越短，通信的效率越高，通信的性能越好。因此幀同步平均建立時間T為 T = (1+P^P2) NTb(11) 式中N是每幀的碼元數目，Tb是每碼元的時間寬度。
若假定48比特序列直接級聯來構成幀同步信號為方案一，而本發明提出的方法為方案二，采用公式(1)到公式(11)實驗兩種方案的性能如圖3所示，我們看到方案二的檢測性能明顯高于方案一。
圖1是幀同步信號設計方案。
其中，第一行是13位的巴克碼，該碼也可以是其它長度的巴克碼。
圖2是幀同步信號的相關性能示意圖。
圖中顯示新設計的幀同步信號有非常好的峰值，旁瓣又非常低。
圖3是兩種幀同步信號設計方案的性能比較。
其中，虛線是48比特序列直接級聯來構成幀同步信號方案的性能，實線是新設計幀同步信號方案的性能。
具體實施例方式本發明提出的幀同步信號設計構造為采用如下一種48比特的同步序列為信號構造的基本單元，該48比特的同步序列為 1111 1111 0111 1010 0101 1100 1100 1010 0010 1100 0000 0000 對于基于序列相關的突發通信系統，采用此48比特序列級聯來構成同步信號，但并不是直接將多個48比特序列級聯，本發明提出的同步信號設計是將一個13比特巴克序列作為母序列，巴克序列的每一比特再擴展為48比特，擴展方法為對應的巴克序列比特是“1”，則對應的48比特序列整體不變；若對應位是“0”，則對應的48比特序列整體翻轉 (“1”翻轉為“0”，“0”翻轉為“1”)。
權利要求
1.一種新的幀同步信號設計方法，信號設計是以如下一種48比特的同步序列為信號 構造的基本單元，該48比特的同步序列為1111 1111 Olll 1010 0101 1100 1100 1010 0010 1100 0000 0000 將一個13比特巴克序列作為母序列，巴克序列的每一比特再擴展為如上的48比特，擴 展方法為對應的巴克序列比特是“1”，則對應的48比特序列整體不變；若對應位是“0”， 則對應的48比特序列整體翻轉，“ 1 ”翻轉為“0”，“0”翻轉為“ 1” ；
2.根據權利要求1所述的一種新的幀同步信號設計方法，其母序列巴克序列的長度可 以任意。
全文摘要
本發明公開了一種新的幀同步信號設計，以及相應的幀同步機制。同步信號由巴克碼為母碼，相應個數的48比特序列級聯構成幀同步信號，該同步信號有非常好的峰值，旁瓣又非常低，在信號設計中采用了二次捕獲思想，新設計的信號能實現信號的捕捉和通信的保持，并且采用該同步機制的突發通信系統具有低的系統復雜度、更好的系統誤碼率性能等特點。
文檔編號H04L27/26GK101848185SQ20101019939
公開日2010年9月29日 申請日期2010年6月12日 優先權日2010年6月12日
發明者周亮, 文紅, 易智 申請人:電子科技大學