一種抗高動態頻偏變化的定時跟蹤方法
【專利摘要】本發明公開了一種抗高動態頻偏變化的定時跟蹤方法，利用獨特碼非相干門限判決與盲估計定時相結合來實現幀定時跟蹤，分組累積最大能量與預先通過接收信號平均功率與非相干能量之比求得的門限相比，從而判決出接收信號存在與否；再通過計算接收信號前N個符號的盲估計累積能量最大值，來確定最佳的幀起始點是超前、延后還是標準，若非相干最大能量值大于門限，則判定信號存在，最佳點為盲估計最大能量點；若非相干最大能量值小于門限，則判定信號不存在，最佳點為上一次跟蹤的最佳點。本發明采用盲估計定時，配合獨特碼非相干門限判決信號是否被遮擋，其性能幾乎不受動態頻偏的影響，大大提高了對高動態和低信噪比的耐受性及幀定時同步的準確度。
【專利說明】
-種抗高動態頻偏變化的定時跟蹤方法
技術領域
[0001] 本發明設及無線通信系統領域，特別是設及一種抗高動態頻偏變化的定時跟蹤方 法。
【背景技術】
[0002] 在衛星移動通信系統的終端接收裝置中，基于惡劣天氣和相對運動等的影響，終 端接收機必須要能在低信噪比和高動態頻偏變化情況下正常通信，因此要獲得好的解調性 能，其前提是要快速準確地實現帖同步。帖同步分為帖頭捕獲和帖定時跟蹤，在準確地捕獲 到帖頭的前提下，為了克服高動態頻偏和低信噪比的影響，準確地進行帖定時跟蹤就顯得 尤為重要。對于由獨特碼、數據塊組成的信道傳輸帖，在信噪比較高和靜態頻偏情況下已經 有多種有效的帖定時跟蹤算法，例如獨特碼符號相關法、鎖相環跟蹤法等，但運些算法在低 信噪比和高動態頻偏變化環境下的定時準確度均不理想。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種利用獨特碼非相干口限判決與 盲估計定時相結合來實現帖定時跟蹤的抗高動態頻偏變化的定時跟蹤方法。
[0004] 本發明的目的是通過W下技術方案來實現的：一種抗高動態頻偏變化的定時跟蹤 方法，包括W下步驟：
[0005] S1:計算每帖輸入信號的平均功率powe;r_avg，并開始進行循環定時捜索，每次定 時捜索分別進行獨特碼非相干能量計算和N點盲估計能量計算；
[0006] S2:獨特碼非相干能量計算得到非相干最大能量值，N點盲估計能量計算得到盲估 計最大能量值；
[0007] S3:比較得到的多次定時捜索的非相干最大能量值，比較得到的多次定時捜索的 非相干最大能量值；
[000引S4:計算比例系數ratio, W此得到判決信號存在與否的口限bound,將非相干最大 能量值與口限bound進行比較，若非相干最大能量值大于口限bound，則判定信號存在，最佳 點為盲估計最大能量點；若非相干最大能量值小于口限bound,則判定信號不存在，最佳點 為上一次跟蹤求得的最佳點；
[0009] S5:通過計算接收信號前N個符號的盲估計最大能量值，來確定最佳的帖起始點是 超前、延后還是標準。
[0010] 所述獨特碼非相干能量計算步驟包括：
[0011] SS1:將一帖內獨特碼分為η組，每組m個獨特碼符號；
[0012] SS2:分別將每組的m個已知獨特碼符號與從接收信號中提取出相對應的獨特碼符 號求相關并累加；
[OOK] SS3:分別將η組累加值求能量；
[0014] SS4:最后將各個能量值進行累加得到非相干能量值。
[0015] 所述N點盲估計能量計算步驟包括：
[0016] SSS1:將前N個接收符號進行共輛相關計算；
[0017] SSS2:累加得到盲估計能量累加值。
[0018] 比例系數ratio的計算方式為:通過仿真平均功率與獨特碼非相干最大能量值的 比值，得出比例系數ratio的取值范圍，從中選出一個合適值，Π 限bound等于powe;r_avg/ ratio。
[0019] 本發明的有益效果是：
[0020] 通過上述帖定時跟蹤流程，即可實現衛星通信系統終端不同信道的精確帖同步， 獲得準確的各帖起始位置。傳統帖定時跟蹤通常利用獨特碼符號相關和鎖相環路跟蹤等方 法，其性能非常容易受動態頻偏變化和信噪比的影響，即其性能會隨著歸一化動態頻偏的 增大(或信噪比的降低)而急劇惡化。本發明采用盲估計定時，配合獨特碼非相干口限判決 信號是否被遮擋，其性能幾乎不受動態頻偏的影響，大大提高了對高動態和低信噪比的耐 受性及帖定時同步的準確度。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發明定時跟蹤方法流程圖；
[0022] 圖2為獨特碼非相干工作流程圖；
[0023] 圖3為盲估計工作流程圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不局限于 W下所述。
[0025] 本發明基于獨特碼非相干法得到的分組累積最大能量，與預先通過接收信號平均 功率與非相干能量之比求得的口限相比，從而判決出接收信號存在與否;再通過計算接收 信號前N個符號的盲估計累積能量最大值，來確定最佳的帖起始點是超前、延后還是標準， 具體結合方式為:若非相干最大能量值大于口限，則判定信號存在，最佳點為盲估計最大能 量點；若非相干最大能量值小于口限，則判定信號不存在，最佳點為上一次跟蹤的最佳點， 由此根據最佳點即可抽取出最佳的接收信號序列。
[0026] 衛星通信系統通常按帖傳輸，每帖數據由獨特碼(UW)、數據塊組成，假定接收端采 用D倍采樣，運里WD = 8為例，由于在帖定時跟蹤前均會進行帖頭捕獲，因此在帖頭初始捕 獲的定時估計精度基礎上，每η帖做一次定時跟蹤，η根據不同應用情況可取不同值。W每一 帖做一次跟蹤為例，假定每一帖相對于前一帖最多超前或延后2個采樣點，則每次定時跟蹤 需要捜索5個采樣點，則獨特碼非相干口限判決與盲估計相結合的定時跟蹤整體流程如圖1 所示。
[0027] 根據帖定時跟蹤流程，首先需要計算每帖輸入信號的平均功率power_avg，并開始 進行循環定時捜索，每次定時捜索分別進行獨特碼非相干能量計算和N點盲估計能量計算， 獨特碼非相干的具體工作流程如圖2所示，即首先將一帖內獨特碼分為η組，每組m個獨特碼 符號，分別將每組的m個已知獨特碼符號與從接收信號中提取出相對應的獨特碼符號求相 關（即共輛相乘)并累加，再分別將η組累加值求能量，最后將各個能量值進行累加即可得到 非相干能量值。
[0028] W第一組的m個獨特碼符號為例，假定初始捕獲后帖頭最佳采樣點為第4點，則跟 蹤需要從第二個采樣點開始向右捜索5次，假定uw_map為已知的前m個獨特碼符號的QPS即央 射點，uw_recv為從接收的8倍采樣信號中提取出的獨特碼采樣信號，則第一組獨特碼與接 收獨特碼信號求相關并累加如下式所示：
[0029]
[0030] 其中j表示捜索次數，取值為[1，2,3,4,5]; uw_recv每隔8個采樣點抽取出一個獨 特碼有效點，每捜索一次，計算一次相關值并累加，5次捜索完畢即可得到5個相關累加值 signal(j)材1,2,3,4間。再將運5個累加值分別求能量，可得到第一組獨特碼的5個相關能量 值eng_uw(l，j)材1,2,3,4,日]，同理可得到其它11-1組獨特碼的5個相關能量值，依次將求得的 能量值進行累加，如下式所示：
[0031]
[0032] 其中eng_uw(i, j)表示第i組獨特碼第j次捜索求得的非相干能量值。
[0033] N點盲估計能量計算的具體流程如圖3所示，即將前N個接收符號進行共輛相關計 算，然后再累加得到盲估計能量累加值，其計算公式如下所示：
[0034]
[0035] 其中sig_recv為接收到的8倍采樣信號，5次捜索可得到5個盲估計能量值，能量最 大值點即為求得的最佳采樣點。
[0036] 接下來需要計算出ratio, W此得到判決信號存在與否的口限bound,通過仿真平 均功率與獨特碼非相干能量最大值的比值，可得出ratio的大概取值范圍，再從中選出一個 合適值，Π 限bound就等于powe;r_avg/ratio。將非相干最大能量值與bound進行比較，若非 相干最大能量值大于bound,則判定信號存在，最佳點為盲最大能量點；若非相干最大能量 值小于bound,則判定信號不存在(存在遮擋或陰影），最佳點為上一次跟蹤求得的最佳點， 運里的最佳點若為前兩個采樣點任意一點，表示信號超前一個點；若為后兩個采樣點任意 一點，表示信號延后一個點；若剛好為中間點，表示信號不超前也不延后，由此根據得出的 最佳點即可抽取出正確的接收序列。
[0037] W上所述僅是本發明的優選實施方式，應當理解本發明并非局限于本文所披露的 形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本 文所述構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進 行的改動和變化不脫離本發明的精神和范圍，則都應在本發明所附權利要求的保護范圍 內。
【主權項】
1. 一種抗高動態頻偏變化的定時跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟： S1:計算每幀輸入信號的平均功率power_avg，并開始進行循環定時搜索，每次定時搜 索分別進行獨特碼非相干能量計算和N點盲估計能量計算； S2:獨特碼非相干能量計算得到非相干最大能量值，N點盲估計能量計算得到盲估計最 大能量值； S3:比較得到的多次定時搜索的非相干最大能量值，比較得到的多次定時搜索的非相 干最大能量值； S4:計算比例系數ratio,以此得到判決信號存在與否的門限bound，將非相干最大能量 值與門限bound進行比較，若非相干最大能量值大于門限bound，則判定信號存在，最佳點為 盲估計最大能量點；若非相干最大能量值小于門限bound，則判定信號不存在，最佳點為上 一次跟蹤求得的最佳點； S5:通過計算接收信號前N個符號的盲估計最大能量值，來確定最佳的幀起始點是超 前、延后還是標準。2. 根據權利要求1所述的一種抗高動態頻偏變化的定時跟蹤方法，其特征在于:所述獨 特碼非相干能量計算步驟包括： SS1:將一幀內獨特碼分為η組，每組m個獨特碼符號； SS2:分別將每組的m個已知獨特碼符號與從接收信號中提取出相對應的獨特碼符號求 相關并累加； SS3:分別將η組累加值求能量； SS4:最后將各個能量值進行累加得到非相干能量值。3. 根據權利要求1所述的一種抗高動態頻偏變化的定時跟蹤方法，其特征在于:所述Ν 點盲估計能量計算步驟包括： SSS1:將前Ν個接收符號進行共輒相關計算； SSS2:累加得到盲估計能量累加值。4. 根據權利要求1所述的一種抗高動態頻偏變化的定時跟蹤方法，其特征在于：比例系 數ratio的計算方式為:通過仿真平均功率與獨特碼非相干最大能量值的比值，得出比例系 數rat i 〇的取值范圍，從中選出一個合適值，門限bound等于power_avg/rat i 〇。
【文檔編號】H04L7/00GK105871530SQ201610188984
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月29日
【發明人】曾娟, 鄒剛, 徐鵬, 曾黎黎, 馮佳梅, 王曉玲
【申請人】成都國騰電子集團有限公司