无线通信系统的同步方法及装置 【技术领域】
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线通信系统的同步方法及装置。
背景技术
在无线通信系统中，同步是一切通信的基础，只有准确的同步才能保证正确的解调性能。在现有的通信系统中，同步算法大都是利用本地的同步序列与接收序列进行复相关寻找最大峰值，将最大峰值点判为同步点。该同步方案的示意图参见图1。其主要过程包括：步骤1，序列缓存器接收序列，其中，序列长度为一帧+同步序列的长度；步骤2，复相关器将序列与本地同步序列进行滑动相关，并计算每一点相关功率值；步骤3，判决器比较所有点的相关功率值，将最大相关功率对应的位置作为同步位置，然后以该同步位置作为参考点将整帧序列送入解调器进行解调。
在无线通信系统中，一般的终端都是移动的，甚至是高速移动的，例如，机载通信系统中移动终端的最大相对速率可以达到5000km/h。在这种情况下，对于某一特定的接收终端，同一发射终端的不同子帧的同步位置会随着收发终端的相对移动而有所不同，所以，需要在发射终端的每一个接收帧进行同步，这就需要重复使用同步算法，也就是，在发射终端的每一帧都对全部的接收序列进行搜索。由于每一帧都是对全部序列进行滑动相关计算，所以这种方式计算复杂度较高，此外，由于搜索序列较长，在低信噪比(信号功率较小)情况下，非同步位置的相关功率点被判为同步位置的概率(虚警概率)和同步位置未检测的概率(漏检概率)都会增大，致使同步概率较低。
【发明内容】
本发明提供一种无线通信系统的同步方法及装置，可实现低计算量、高同步概率，特别适合接收终端移动的场景。
为此，本发明实施例采用如下技术方案：
一种无线通信系统的同步方法，包括：接收序列，并根据CRC(CyclicalRedundancy Check，循环冗余码校验)校验结果确定搜索区间，并只计算搜索区间的复相关功率值；比较搜索区间的复相关功率值，将最大复相关功率值对应的序列位置作为同步位置，以该位置作为参考点对整帧序列进行解调；其中，所述CRC校验结果是对上一次同步操作后解调的数据进行CRC校验确定的。
其中，所述根据CRC校验结果确定搜索区间包括：若CRC检验正确，根据发射终端和接收终端的最大相对速度以及发射帧间隔来确定搜索区间；若CRC检验错误，则根据错误次数来确定搜索区间。
当CRC检验正确时，通过以下公式确定搜索区间：
[search_min，search_max]＝[pos_last-Lmax，pos_last+Lmax]
其中，pos_last为上一次同步位置，Lmax为发射终端和接收终端的最大距离增量所对应的码片数：Lmax=V·TintervalC·Tc;]]>
其中，V为发射终端和接收终端的最大相对速度为，C为光速，Tc为一个码片的时间，Tinterval是对于同一个终端相邻的发射帧的最大间隔。
当CRC校验错误时，通过以下公式确定搜索区间：
search_min=pos_last-(n+1)Lmax,pos_last-(n+1)Lmax≥00,pos_last-(n+1)Lmax<0]]>
search_max=pos_last+(n+1)Lmax,pos_last+(n+1)Lmax≤L-1L-1,pos_last+(n+1)Lmax>L-1]]>
其中，pos_last为上一次同步位置，n为CRC检验连续错误的次数，L为复相关值cor的长度，Lmax为发射终端和接收终端的最大距离增量所对应的码片数：Lmax=V·TintervalC·Tc;]]>
其中，V为发射终端和接收终端的最大相对速度为，C为光速，Tc为一个码片的时间，Tinterval是对于同一个终端相邻的发射帧的最大间隔。
根据搜索区间[search_min，search_max]确定搜索序列的长度为：
Lsearch＝search_max-search_min
所述搜索区间的复相关功率值是根据Lsearch的大小来确定的。
一种无线通信系统的同步装置，包括序列缓存器、复相关器、判决器和解调器，还包括CRC校验反馈器，其中：所述CRC校验反馈器，根据上一次同步操作后解调数据的CRC校验确定本次同步中的CRC校验结果；所述复相关器，根据CRC校验反馈器提供的上一次同步后解调数据的CRC校验结果确定本次同步的搜索区间，并针对所述序列缓存器提供的序列只计算搜索区间的复相关功率值；所述判决器，比较搜索区间的复相关功率值，将最大复相关功率值对应的序列位置作为同步位置，并告知所述解调器以该位置作为参考点对整帧序列进行解调。
所述复相关器包括校验正确对应子单元、校验错误对应子单元和复相关功率值计算子单元，其中，所述校验正确对应子单元，在CRC检验正确时，根据发射终端和接收终端的最大相对速度以及发射帧间隔来确定搜索区间；所述校验错误对应子单元，在CRC检验错误时，则根据错误次数来确定搜索区间。
所述校验正确对应子单元，通过以下公式确定搜索区间：
[search_min，search_max]＝[pos_last-Lmax，pos_last+Lmax]
其中，pos_last为上一次同步位置，Lmax为发射终端和接收终端的最大距离增量所对应地码片数：Lmax=V·TintervalC·Tc;]]>
其中，V为发射终端和接收终端的最大相对速度为，C为光速，Tc为一个码片的时间，Tinterval是对于同一个终端相邻的发射帧的最大间隔。
所述校验错误对应子单元，通过以下公式确定搜索区间：
search_min=pos_last-(n+1)Lmax,pos_last-(n+1)Lmax≥00,pos_last-(n+1)Lmax<0]]>
search_max=pos_last+(n+1)Lmax,pos_last+(n+1)Lmax≤L-1L-1,pos_last+(n+1)Lmax>L-1]]>
其中，pos_last为上一次同步位置，n为CRC检验连续错误的次数，L为复相关值cor的长度，Lmax为发射终端和接收终端的最大距离增量所对应的码片数：Lmax=V·TintervalC·Tc;]]>
其中，V为发射终端和接收终端的最大相对速度为，C为光速，Tc为一个码片的时间，Tinterval是对于同一个终端相邻的发射帧的最大间隔。
所述复相关功率值计算子单元根据搜索区间[search_min，search_max]确定搜索序列的长度为：
Lsearch＝search_max-search_min
并根据Lsearch的大小来确定所述搜索区间的复相关功率值。
可见，本发明采用CRC校验结果来指示同步结果，并根据正确与否来确定本次同步的搜索区间，将传统的搜索整个序列长度改变为搜索一个比较小的区间。当CRC校验错误时，本发明是将上次的搜索区间扩大一倍，直到搜索区间超过原搜索序列的上下限就不再扩大。
综上，本发明相比于传统同步方案大大减小了搜索区间的长度，从而也就大大减小了计算开销。由于搜索范围的减小，也大大提高了同步概率，使得无线通信系统能够适应低信噪比的情况。
【附图说明】
图1为现有技术无线通信系统同步方案示意图；
图2为本发明无线通信系统同步方案示意图；
图3为本发明无线通信系统同步方法流程图。
【具体实施方式】
对于某个终端A，若特定终端B在当前帧接收终端A数据时同步正确，则到终端A的下一发射帧时，终端B只需要在上次同步位置附近搜索一个小范围即可，基于上述分析，本发明提出一种无线通信系统同步方法，可实现低计算量、高同步概率，特别适合接收终端移动的场景。
参见图2，为本发明无线通信系统同步方案示意图，与现有方案相比，本发明方案增加了CRC校验反馈模块，复相关器可根据上次同步的CRC校验结果来确定本次同步的搜索区间的大小，以减小搜索长度，从而可减小复相关器的计算量，增加同步的概率。
参见图3，为本发明无线通信系统的同步方法流程图，包括：
S301：序列缓存器接收序列，缓存后提供给复相关器，其中，接收到的序列的长度为一帧+同步序列的长度；
S302：复相关器根据CRC校验结果确定搜索区间，并只计算搜索区间的复相关功率值，并提供给判决器；
其中，CRC校验反馈器是对上一次同步过程后解调器所解调的数据进行CRC译码并将译码后的校验结果发送给复相关器。
其中，复相关功率值的计算过程为：复相关器将搜索区间内的序列与本地同步序列进行滑动相关，然后确定出搜索区间的相关功率值。
S303：判决器比较搜索区间的复相关功率值，将最大相关功率值对应的位置作为同步位置，然后以该位置作为参考点将整帧序列发送给解调器进行解调。
下面对本发明实施例进行详细介绍。
各个模块的工作原理如下：
(1)复相关器
本发明的复相关器相对于传统的同步方案中的复相关器功能有所增加：在接收终端未和发射终端取得同步时，本发明的复相关器和传统的类似；在接收终端和发射终端同步之后，复相关器有所不同，详细叙述如下：
未同步前
假设同步码SYNC为S=(s0,s1,...,sLsync-1),]]>待搜索的序列为e＝(e0，e1，…，eL-1)，则搜索区间为：
[search_min，search_max]＝[0，L-1]
...........公式1
其中搜索区间是根据网络所允许的最大通信距离(帧保护间隔)决定的。
将S补0至L得到S_fft，然后将e和S_fft进行复相关运算如下：
cor＝IFFT(FFT(e)·*conj(FFT(S_fft)))
...........公式2
其中conj表示取共轭，“.*”表示序列点乘，cor长度为L。
计算相关功率power_cor如下：
power_cori＝|cori|2，i＝0，1，…，L-1
...........公式3
同步后
a确定搜索区间
●若CRC检验正确，则说明对于同一个发射终端，接收终端在该发射终端的上一个帧的同步是正确的，这时只需要根据发射终端和接收终端的最大相对速度以及发射帧间隔来确定搜索区间即可，方法如下：
设发射终端和接收终端的最大相对速度为V，光速为C，一个码片的时间为Tc，对于同一个终端，相邻的发射帧的最大间隔为Tinterval，则该时间间隔内发射终端和接收终端的最大距离增量所对应的码片数：
Lmax=V·TintervalC·Tc]]>
............公式4
设上一次的同步位置为pos_last，则确定本次搜索区间为：
[search_min，search_max]＝[pos_last-Lmax，pos_last+Lmax]
●若CRC检验错误，则根据错误次数来确定搜索区间，方法如下：
设最后一次正确同步的同步位置为pos_last，CRC检验连续错误的次数为n，则本次的搜索区间根据如下规则确定：
search_min=pos_last-(n+1)Lmax,pos_last-(n+1)Lmax≥00,pos_last-(n+1)Lmax<0]]>
............公式5
search_max=pos_last+(n+1)Lmax,pos_last+(n+1)Lmax≤L-1L-1,pos_last+(n+1)Lmax>L-1]]>
............公式6
b复相关计算
由搜索区间[search_min，search_max]可以得到搜索序列的长度为
Lsearch＝search_max-search_min
............公式7
复相关算法可以根据Lsearch的大小来确定：若Lsearch较小，则可以利用直接计算相关值的方法来计算搜索区间[search_min，search_max]中的复相关值cor；若Lsearch较大，则可以按照“未同步前”的方法计算cor。然后计算复相关功率power_cor。
(2)CRC校验反馈器
CRC校验反馈器就是将上次解码后的CRC校验结果反馈到复相关器中，指示复相关器在本次同步中该如何操作。
(3)判决器
寻找搜索区间[search_min，search_max]中的最大相关功率值，将其对应的位置判决为同步位置pos_final。
与上述方法相对应，本发明还提供一种无线通信系统的同步装置，该装置可以通过硬件、软件或软硬件结合实现，具体地，该装置包括序列缓存器、复相关器、判决器和解调器，特别地，该装置还包括CRC校验反馈器，下面对各个模块详细介绍：
CRC校验反馈器，根据上一次同步操作后解调数据的CRC校验确定本次同步中的CRC校验结果；
复相关器，根据CRC校验反馈器提供的上一次同步后解调数据的CRC校验结果确定本次同步的搜索区间，并针对所述序列缓存器提供的序列只计算搜索区间的复相关功率值；
判决器，比较搜索区间的复相关功率值，将最大复相关功率值对应的序列位置作为同步位置，并告知所述解调器以该位置作为参考点对整帧序列进行解调。
其中，所述复相关器包括校验正确对应子单元、校验错误对应子单元和复相关功率值计算子单元，其中，
校验正确对应子单元，在CRC检验正确时，根据发射终端和接收终端的最大相对速度以及发射帧间隔来确定搜索区间；
校验错误对应子单元，在CRC检验错误时，则根据错误次数来确定搜索区间。
具体地，校验正确对应子单元，通过以下公式确定搜索区间：
[search_min，search_max]＝[pos_last-Lmax，pos_last+Lmax]
其中，pos_last为上一次同步位置，Lmax为发射终端和接收终端的最大距离增量所对应的码片数：Lmax=V·TintervalC·Tc;]]>
其中，V为发射终端和接收终端的最大相对速度为，C为光速，Tc为一个码片的时间，Tinterval是对于同一个终端相邻的发射帧的最大间隔。
具体地，校验错误对应子单元，通过以下公式确定搜索区间：
search_min=pos_last-(n+1)Lmax,pos_last-(n+1)Lmax≥00,pos_last-(n+1)Lmax<0]]>
search_max=pos_last+(n+1)Lmax,pos_last+(n+1)Lmax≤L-1L-1,pos_last+(n+1)Lmax>L-1]]>
其中，pos_last为上一次同步位置，n为CRC检验连续错误的次数，L为复相关值cor的长度，Lmax为发射终端和接收终端的最大距离增量所对应的码片数：Lmax=V·TintervalC·Tc;]]>
其中，V为发射终端和接收终端的最大相对速度为，C为光速，Tc为一个码片的时间，Tinterval是对于同一个终端相邻的发射帧的最大间隔。
具体地，复相关功率值计算子单元根据搜索区间[search_min，search_max]确定搜索序列的长度为：
Lsearch＝search_max-search_min
并根据Lsearch的大小来确定所述搜索区间的复相关功率值。
可见，本发明采用CRC校验结果来指示同步结果，并根据正确与否来确定本次同步的搜索区间，将传统的搜索整个序列长度改变为搜索一个比较小的区间。当CRC校验错误时，本发明是将上次的搜索区间扩大一倍，直到搜索区间超过原搜索序列的上下限就不再扩大。
综上，本发明相比于传统同步方案大大减小了搜索区间的长度，从而也就大大减小了计算开销。由于搜索范围的减小，也大大提高了同步概率，使得无线通信系统能够适应低信噪比的情况。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例的方法的过程可以通过程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于可读取存储介质中，该程序在执行时执行上述方法中的对应步骤。所述的存储介质可以如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。