一種新型GFSK前導字檢測和快速定時同步方法技術

本發明專利技術涉及一種新型GFSK前導字檢測和快速定時同步方法。本發明專利技術對連續輸入的采樣信號按窗口進行劃分，在當前窗口計算得到直流分量功率和信號分量功率相對于噪聲功率的比值。通過這兩個比值與特定閾值的比較來判斷當前窗口是否出現前導字。在符號同步校正中，本發明專利技術提出一種利用符號速率和符號偏移估算符號同步位置的快速補償方法，略去了內插濾波器的使用。本發明專利技術在保證前導字檢測性能的前提下，簡化了硬件實現的復雜性，達到了硬件開銷小，同時系統性能也較好的效果。

【技術實現步驟摘要】
一種新型GFSK前導字檢測和快速定時同步方法
本專利技術屬于數字
，涉及一種新型GFSK前導字檢測和快速定時同步方法。
技術介紹
高斯頻移鍵控(GFSK)是一種基于頻率的調制方式。信號在調制之前通過一個高斯低通濾波器來限制其頻譜寬度，從而得到更為緊湊的頻譜，提高了頻段的利用率。前導字檢測最簡單的方法就是監測環境中的無線信號能量，如果能量增加并且超過門限值，則表明此時信號開始傳送。然而我們所處的環境均是充滿噪聲，可能頻繁出現由于噪聲引起的檢測到無線信號能量超過門限值，所以該方法不實用。一般來說，無線通信開始前會傳送特定字長的前導字。前導字本身的周期性可以比較好地抗噪聲干擾。通過把無線接收到的信號和本地的前導字副本做相關檢測運算(通常是匹配濾波)。如果前導字出現，可以得到一個尖銳的波峰，并且將相關結果與門限值做比較，可以比較準確地判定無線信號的開始。然而該檢測方法的性能受到載波頻偏和信噪比很大的影響。還有基于該原理的一系列改進的檢測方法，大多需要復雜的控制和計算。符號偏移校正是數字接收機的重要組成部分。它決定了數字接收機的解調性能。傳統的符號偏移校正利用Gardner算法，通過定時誤差校正環路實現。這種方法效率比較低，不適合突發式的數據傳輸。還有一種方法是利用前導字的頻域特性先估算出符號偏移值，然后分別對符號偏移的整數和小數部分各自校正來實現。這種方法好處是無反饋回路，校正速度快，適合突發式數據傳輸。缺點是利用內插濾波器來實現小數符號偏差的校正，硬件資源消耗大。
技術實現思路
實現GFSK前導字檢測和定時同步校正的方法很多，各有各的實現復雜度和檢測性能。本專利技術的目的是針對GFSK接收的過采樣信號，快速準確地定位前導字的起始位置，簡單高效地實現符號偏移校正，且不影響到接收機性能，使性能與硬件開銷取得很好平衡。本專利技術的技術方案：接收端對連續輸入的I、Q兩路基帶復信號進行前導字檢測。對這兩路信號按窗口劃分，進行窗口內點數N的傅立葉變換計算(N＝2×L0×Tb/Ts，其中Tb為符號周期，Ts為采樣周期。L0是一個特定值，它的選取需要權衡考慮，如果選的偏大，則窗口長度變長，雖然前導字檢測的性能得以提高但是需要消耗更多的硬件資源；如果選的偏小，則前導字檢測的性能有所降低，有可能出現誤判，但是硬件資源消耗少)。通過計算得到當前窗口的符號定時誤差ξ的估計值分別為：其中Φ[L0]為當前窗口內N點的傅立葉變換結果Φ[k]在k＝L0的值。另外計算出當前窗口內采樣信號的直流分量功率，信號分量功率，噪聲功率以及前兩者功率相對與噪聲功率的比值。通過比較它們之間的關系以及和閾值的關系來判斷前導字是否出現在當前窗口內。如果出現前導字，那么就采用當前窗口得到的符號定時誤差進行符號誤差校正。對采樣信號進行符號定時誤差校正，這里采用一種新型快速高效的方法。即通過對符號偏移舍入取整，另外再加上一個特定的補償值(該特定的補償值的選取因符號速率的不同而異)來快速完成符號偏移的校正。本專利技術的有益效果是：利用前導字序列頻域信息的特點，改進了檢測方法，從而縮小了檢測窗口又不影響前導字檢測的性能。另外，在定時誤差校正傳統方法的原理基礎上提出了快速定時誤差校正的方法。在保證檢測性能的前提下，簡化了硬件實現的復雜性，達到了硬件開銷小，同時系統性能也較好的效果。附圖說明圖1是本方案采用的GFSK前導字檢測及定時快速同步結構圖。具體實施方式如圖1所示，我們的前導字檢測和定時快速同步由9個子模塊組成，分別是滑動窗口模塊，定時誤差估計模塊，信號分量功率計算模塊，直流分量功率計算模塊，噪聲功率計算模塊，閾值判斷模塊，窗口選擇模塊，符號偏移調整模塊和數據緩存模塊。該方案涉及的前導字檢測及快速定時同步過程可以分為以下5步驟：步驟(1).設前導字搜索總長度為W，當前起始搜索位置A＝0，每一次搜索的窗口長度為N，搜索間隔設為B。對第A～A+N個連續采樣點的當前窗口進行傅立葉變換(N＝2×L0×Tb/Ts，L0取3，Tb為碼元周期，Ts為采樣周期)。步驟(2).通過公式求得當前窗口的符號定時誤差ξ的估計值。其中Φ[L0]為N點傅立葉變換Φ[k]在k＝L0的值。步驟(3).通過公式和PΦ[L0]＝2×(Φ[L0]|)2，求得當前窗口采樣信號的直流分量功率P直流和Φ[L0]處信號分量功率PΦ[L0]。通過公式求得當前窗口采樣信號的噪聲功率Pnosie。其中Xin為當前窗口內的一系列采樣點。步驟(4).當滿足條件并且時，計數器count加1。若連續兩次出現條件不滿足，則count清0。當count的值大于2或者最近兩次搜索都滿足(這里的閾值A，B和C因符號率的不同而變化)。我們認為已經搜索到前導字，進入步驟(5)，同時計數器count清零。否則，搜索窗口向前移動。下一個窗口的起始位置為(A+B)，重復步驟(3)，直至超出前導字搜索總長度W，則認為沒有GFSK信號。步驟(5).如果在當前窗口搜索到前導字，則利用步驟(2)中提出的公式計算得到符號定時誤差ξ的估計值進行符號同步。利用符號定時誤差ξ的估計值進行符號快速同步的方法為：根據過采樣率的不同，將ξ或ξ+0.5進行小數部分四舍五入處理得一個整數值Nξ，將從A+NS+Nξ+Tn/2×Ts開始的經過頻率補償的I、Q兩路信號作為符號同步處理后的結果(NS為根據符號率不同而設置的特定補償值，Tb為碼元周期，Ts為采樣周期)。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型GFSK前導字檢測及快速定時同步方法，其特征在于該方法包括以下步驟：步驟(1).設前導字搜索總長度為W，當前起始搜索位置A＝0，每一次搜索的窗口長度為N，搜索間隔設為B。對第A～A+N個連續采樣點的當前窗口進行傅立葉變換(N＝2×L0×Tb/Ts，L0取3，Tb為碼元周期，Ts為采樣周期)。步驟(2).通過公式求得當前窗口的符號定時誤差ξ的估計值。其中Φ[L0]為N點傅立葉變換Φ[k]在k＝L0的值。步驟(3).通過公式和PΦ[L0]＝2×(|Φ[L0]|)2，求得當前窗口采樣信號的直流分量功率P直流和Φ[L0]處信號分量功率PΦ[L0]。通過公式求得當前窗口采樣信號的噪聲功率Pnosie。其中Xm為當前窗口內的一系列采樣點。步驟(4).當滿足條件并且計數器count加1。若連續兩次出現條件不滿足，則count清0。當count的值大于2或者最近兩次搜索都滿足?(這里的閾值A，B和C因符號率的不同而變化)。我們認為已經搜索到前導字，進入步驟(5)，同時計數器count清零。否則，搜索窗口向前移動。下一個窗口的起始位置為(A+B)，重復步驟(3)，直至超出前導字搜索總長度W。這時認為沒有GFSK信號。步驟(5).如果在當前窗口搜索到前導字，則利用步驟(2)中提出的公式計算得到的符號定時誤差ξ的估計值進行符號同步。利用符號定時誤差ξ?的估計值進行符號快速同步的方法為：根據過采樣率的不同，將ξ或ξ+0.5進行小數部分四舍五入處理得一個整數值Nξ，將從A+NS+Nξ+Tb/2×Ts開始的經過頻率補償的I、Q兩路信號作為符號同步處理后的結果(NS為根據符號率不同而設置的特定補償值，Tb為碼元周期，Ts為采樣周期)。?dest_path_FSB00000985880800011.tif,dest_path_FSB00000985880800012.tif,dest_path_FSB00000985880800013.tif,dest_path_FSB00000985880800014.tif,dest_path_FSB00000985880800015.tif,dest_path_FSB00000985880800016.tif...

【技術特征摘要】
1.一種新型GFSK前導字檢測及快速定時同步方法，其特征在于該方法包括以下步驟：步驟(1).設前導字搜索總長度為W，當前起始搜索位置A＝0，每一次搜索的窗口長度為N，搜索間隔設為B，對第A～A+N個連續采樣點的當前窗口進行傅立葉變換；N＝2×L0×Tb/Ts；步驟(2).通過公式求得當前窗口的符號定時誤差ξ的估計值，其中Φ[L0]為N點傅立葉變換Φ[k]在k＝L0的值；步驟(3).通過公式和PΦ[Lo]＝2×(|Φ[Lo]|)2，求得當前窗口采樣信號的直流分量功率P直流和Φ[L0]處信號分量功率PΦ[Lo]，通過公式求得當前窗口采樣信號的噪聲功率Pnosie，其中X[i]為當前窗口內的一系列采樣點；步驟(4).當滿足條件并且時，計數器count加1，若連續兩次出現條件不滿足，則count...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉朝暉，蔣輝，
申請(專利權)人：浙江瑞訊微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：