數(shù)字通信系統(tǒng)中的幀同步序列生成方法及裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種數(shù)字通信系統(tǒng)中的幀同步序列生成方法及裝置，涉及數(shù)字信號(hào)傳輸技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括步驟：S1、產(chǎn)生兩組攜帶有信令信息的己知序列；S2、將所述兩組己知序列組合成頻域子載波序列，再對(duì)頻域子載波序列進(jìn)行預(yù)處理，得到頻域數(shù)據(jù)塊；S3、對(duì)所述頻域數(shù)據(jù)塊進(jìn)行逆離散傅里葉變換，得到時(shí)域數(shù)據(jù)塊；S4、在所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊的前、后分別插入由所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊產(chǎn)生的前綴和后綴，得到幀同步序列。本發(fā)明專利技術(shù)提出的方法具有幀檢測(cè)精度高、實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并可在窄帶噪聲干擾嚴(yán)重的電力線信道和復(fù)雜多徑信道環(huán)境下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確幀同步等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能可靠恢復(fù)出傳輸?shù)男帕钚畔ⅰ?br />

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及數(shù)字信號(hào)傳輸
，具體涉及一種數(shù)字通信系統(tǒng)中的幀同步序列生成方法及裝置。
技術(shù)介紹
近年來，隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在傳輸便捷、資源豐富的電力線信道中進(jìn)行高效數(shù)字通信得到了廣泛的研究和應(yīng)用。電力線通信(Power LineCommunications, PLC)有許多優(yōu)點(diǎn),例如廣泛分布的電力線網(wǎng)、相對(duì)低的通信成本以及便于隨處即插即用等。然而電力線信道環(huán)境惡劣，有嚴(yán)重的衰減以及多種噪聲和干擾，例如沖激噪聲、多徑衰落、頻率選擇性衰落和窄帶噪聲干擾(Narrowband Interference, NBI)等。目前，很多針對(duì)電力線通信的標(biāo)準(zhǔn)和研究對(duì)電力線通信系統(tǒng)的特性進(jìn)行了說明和分析，例如國(guó)際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化組織ITU-T的G.9960標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了一種電力線通信系統(tǒng)，描述了電力線信道的復(fù)雜特性，給出了電力線通信系統(tǒng)中常見的技術(shù)方法和應(yīng)用方案。為了克服電力線通信中的惡劣信道條件，正交頻分復(fù)用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplex, 0FDM)技術(shù)在電力線信道中得到了廣泛的應(yīng)用。由于OFDM具有很好克服頻率選擇性的優(yōu)良特性，它已經(jīng)應(yīng)用到各種數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，如國(guó)際電聯(lián)的電力線通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(International Telecommunications Union, ITU-T G.9960)、無線局域網(wǎng)(WLAN)、歐洲數(shù)字視頻地面廣播(Digital VideoBroadcasting-Terrestrial, DVB-T)、以及中國(guó)地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)(Digital Television Multimedia Broadcast, DTMB)等。這些標(biāo)準(zhǔn)或系統(tǒng)均包含有不同的物理層幀結(jié)構(gòu)定義，在發(fā)射端，將信息通過預(yù)定的幀結(jié)構(gòu)形式發(fā)送出去；在接收端，按照該幀結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行同步、檢測(cè)、解碼等以恢復(fù)原始信息。例如，DTMB系統(tǒng)中采用了時(shí)域同步正交頻分復(fù)用技術(shù)(Time Domain SynchronousOFDM, TDS-0FDM)，采用時(shí)域訓(xùn)練序列作為保護(hù)間隔填充，并可用于同步和信道估計(jì)等。DTMB系統(tǒng)的多層復(fù)巾貞結(jié)構(gòu)如圖1所示。使用偽隨機(jī)序列(Pseudo-random Noise, PN)代替OFDM中的保護(hù)間隔并用于時(shí)間同步。在OFDM系統(tǒng)中，可靠高效的通信依賴于良好的同步性能，物理層信號(hào)幀結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能有著重要的影響。現(xiàn)有幾種常見的幀同步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，例如傳統(tǒng)的基于循環(huán)前綴的滑動(dòng)自相關(guān)方法、Schmidl和Minn提出的同步巾貞結(jié)構(gòu)等。Schmidl提出的一種只利用頻域偶數(shù)子載波產(chǎn)生的含有兩部分完全相同的時(shí)域段的幀結(jié)構(gòu)，如圖2所示，其中幀頭含有兩段完全相同的時(shí)域數(shù)據(jù)段B，并將B的尾端部分?jǐn)?shù)據(jù)作為循環(huán)前綴復(fù)制到幀頭前端。這種方法已經(jīng)應(yīng)用于WLAN標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1lg中。然而這種方法的幀頭自相關(guān)結(jié)果會(huì)在正確同步時(shí)刻周圍產(chǎn)生寬平臺(tái)，影響最優(yōu)同步點(diǎn)的判決。為解決這一問題，Minn提出了一種在時(shí)域上具有形如[A A -A -A]結(jié)構(gòu)的幀頭設(shè)計(jì)方法，如圖3所示。這種方法可以減少相關(guān)值平臺(tái)，使相關(guān)峰更尖銳。但是這種方法的相關(guān)結(jié)果同樣會(huì)引入幾個(gè)副峰，在低信噪比時(shí)會(huì)導(dǎo)致高誤檢率。更重要的是，在電力線信道中常常存在嚴(yán)重的窄帶噪聲干擾，對(duì)通信可靠性和同步性能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。上述幾種幀同步方法在受窄帶噪聲干擾下性能會(huì)顯著惡化，目前現(xiàn)有的幀同步方法在應(yīng)對(duì)窄帶噪聲干擾方面效果不佳。此外，為滿足不同服務(wù)質(zhì)量需求，系統(tǒng)所傳輸?shù)男盘?hào)數(shù)據(jù)塊通常具備多種可選的參數(shù)，例如數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度、子載波數(shù)目、星座映射方式、信道編碼碼率以及是否采用發(fā)射分集等，稱為信令信息。信令信息對(duì)后續(xù)信道估計(jì)和正確解調(diào)接收數(shù)據(jù)很重要。但是上述幾種幀同步序列自身并不攜帶信令，需要在幀同步序列后單獨(dú)傳輸信令信息，將延緩后續(xù)解調(diào)過程。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
(一)要解決的技術(shù)問題本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是:提供一種數(shù)字通信系統(tǒng)中的幀同步序列生成方法及裝置，該方法及裝置生成的幀同步序列可以使接收端有效對(duì)抗窄帶噪聲干擾，實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確的幀同步和載波頻偏估計(jì)，以克服現(xiàn)有同步技術(shù)易于受到窄帶噪聲干擾影響的不足。同時(shí)，幀同步序列可攜帶一定數(shù)量的物理層信令信息，使接收端能快速完成信號(hào)幀捕獲和參數(shù)的初步估計(jì)，提高信號(hào)傳輸系統(tǒng)的靈活性與可靠性。(二)技術(shù)方案本專利技術(shù)提供了一種數(shù)字通信系統(tǒng)中的幀同步序列生成方法，包括以下步驟:S1、產(chǎn)生兩組攜帶有信令信息的己知序列；S2、將所述兩組己知序列組合成頻域子載波序列，再頻域子載波序列進(jìn)行預(yù)處理，得到頻域數(shù)據(jù)塊； S3、對(duì)所述頻域數(shù)據(jù)塊進(jìn)行逆離散傅里葉變換，得到時(shí)域數(shù)據(jù)塊；S4、在所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊的前、后分別插入由所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊產(chǎn)生的前綴和后綴，得到幀同步序列。優(yōu)選地，步驟SI中，所述已知序列為已知的二值序列，所述二值序列為m序列、Gold序列、Walsh序列、Golay序列或上述序列的截?cái)嗷驍U(kuò)展。優(yōu)選地，步驟SI中，所述兩組已知序列是:第一組已知序列是所述二值序列，第二組已知序列由第一組已知序列向右循環(huán)移位產(chǎn)生，循環(huán)移位的位數(shù)由所述信令信息決定，兩組已知序列長(zhǎng)度均為L(zhǎng)。優(yōu)選地，步驟S2中，步驟S2中，所述頻域子載波序列的組合方式法是:先產(chǎn)生長(zhǎng)為4L的頻域序列，其中序號(hào)為{4k+l|k = 0，l，、L-l}的點(diǎn)為所述第一組已知序列，序號(hào)為{4k+3 I k = 0，1，…，L-1}的點(diǎn)為所述第二組已知序列，序號(hào)為{4k和4k+2 | k=0, I,…，L-1}的點(diǎn)為零；然后在所述頻域序列的前、后分別加上(N/2-2L)個(gè)零，生成長(zhǎng)度為N的所述頻域子載波序列，其中N > 4L為頻域子載波總數(shù)。優(yōu)選地，步驟S2中，所述預(yù)處理方法為對(duì)奇數(shù)子載波上的非零數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行差分編碼。優(yōu)選地，步驟S4中，所述后綴的產(chǎn)生方法為:取所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊的后半段部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)，或者后半段全部數(shù)據(jù)點(diǎn)，或者后半段全部數(shù)據(jù)點(diǎn)加上后半段部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)，或者后半段全部數(shù)據(jù)點(diǎn)加上任意二值序列，然后對(duì)所取數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼后所得，擾碼的方法是將每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)因子的多次冪逐點(diǎn)相乘，冪次為對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的下標(biāo)號(hào)。優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)因子為-1、j或_j。優(yōu)選地，步驟S4中，所述前綴的產(chǎn)生方法為:取所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊的后半段部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)，或者后半段全部數(shù)據(jù)點(diǎn)，或者后半段全部數(shù)據(jù)點(diǎn)加上后半段部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)，或者后半段全部數(shù)據(jù)點(diǎn)加上任意二值序列所得。優(yōu)選地，所述前綴與所述后綴的長(zhǎng)度之和與所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度相等。本專利技術(shù)還提供了一種數(shù)字通信系統(tǒng)中的幀同步序列生成裝置，該裝置包括:序列生成模塊，用于產(chǎn)生兩組攜帶有信令信息的己知序列；頻域數(shù)據(jù)塊生成模塊，與所述序列生成模塊連接，用于將所述兩組已知序列組合成頻域子載波序列，再進(jìn)行預(yù)處理，得到頻域數(shù)據(jù)塊；時(shí)頻域轉(zhuǎn)換模塊，與所述頻域數(shù)據(jù)塊生成模塊連接，用于對(duì)所述頻域數(shù)據(jù)塊進(jìn)行逆離散傅里葉變換，得到時(shí)域數(shù)據(jù)塊；前綴后綴插入模塊，與所述時(shí)頻域轉(zhuǎn)換模塊連接，用于在所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊的前、后分別插入由所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊產(chǎn)生的前綴和后綴，得到幀同步序列。(三)有益效果本專利技術(shù)的方法及裝置生成的幀同步序列可以使接收端有效對(duì)抗電力線通信中的窄帶噪聲干擾，實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確的幀同步、定時(shí)估計(jì)以及載波頻偏估計(jì)；同時(shí)幀同步序列可攜帶一定數(shù)量的物理層信令信息，使接收端本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種數(shù)字通信系統(tǒng)中的幀同步序列生成方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、產(chǎn)生兩組攜帶有信令信息的己知序列；S2、將所述兩組己知序列組合成頻域子載波序列，再對(duì)頻域子載波序列進(jìn)行預(yù)處理，得到頻域數(shù)據(jù)塊；S3、對(duì)所述頻域數(shù)據(jù)塊進(jìn)行逆離散傅里葉變換，得到時(shí)域數(shù)據(jù)塊；S4、在所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊的前、后分別插入由所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊產(chǎn)生的前綴和后綴，得到幀同步序列。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種數(shù)字通信系統(tǒng)中的幀同步序列生成方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、產(chǎn)生兩組攜帶有信令信息的己知序列； 52、將所述兩組己知序列組合成頻域子載波序列，再對(duì)頻域子載波序列進(jìn)行預(yù)處理，得到頻域數(shù)據(jù)塊； 53、對(duì)所述頻域數(shù)據(jù)塊進(jìn)行逆離散傅里葉變換，得到時(shí)域數(shù)據(jù)塊； 54、在所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊的前、后分別插入由所述時(shí)域數(shù)據(jù)塊產(chǎn)生的前綴和后綴，得到幀同步序列。2.如權(quán)利要求1所述的幀同步序列生成方法，其特征在于，步驟SI中，所述已知序列為已知的二值序列，所述二值序列為m序列、Gold序列、Walsh序列、Golay序列或上述序列的截?cái)嗷驍U(kuò)展。3.如權(quán)利要求1所述的幀同步序列生成方法，其特征在于，步驟SI中，所述兩組已知序列是:第一組已知序列是二值序列，第二組已知序列由第一組已知序列向右循環(huán)移位產(chǎn)生，循環(huán)移位的位數(shù)由所述信令信息決定，兩組已知序列長(zhǎng)度均為L(zhǎng)。4.如權(quán)利要求1所述的幀同步序列生成方法，其特征在于，步驟S2中，所述頻域子載波序列的組合方式法是:先產(chǎn)生長(zhǎng)為4L的頻域序列，其中序號(hào)為{4k+l|k = O, I, - ,L-1}的點(diǎn)為所述第一組已知序列，序號(hào)為{4k+3|k=0，I,…，L-1}的點(diǎn)為所述第二組已知序列，序號(hào)為{4k和4k+2|k = O, 1，…，L-1}的點(diǎn)為零；然后在所述頻域序列的前、后分別加上(N/2-2L)個(gè)零，生成長(zhǎng)度為N的所述頻域子載波序列，其中N > 4L為頻域子載波總數(shù)。5.如權(quán)利要求1所述的幀同步序列生成方法，其特征在于，步驟S2中，所述預(yù)處理...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊昉，劉思聰，潘長(zhǎng)勇，宋健，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：清華大學(xué)，北京數(shù)字電視國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：