本發(fā)明涉及無線通信，具體涉及一種載波頻率同步方法。
背景技術(shù)：
1、現(xiàn)有數(shù)傳系統(tǒng)在進(jìn)行載波同步時(shí)，主要采用直接法或插入導(dǎo)頻法。其中，直接法適用于調(diào)制信號本身含有載波分量的情況，而插入導(dǎo)頻法則通過發(fā)送端插入已知導(dǎo)頻信號，接收端檢測該導(dǎo)頻信號來恢復(fù)載波。然而，在ofdm跳頻數(shù)傳系統(tǒng)中，現(xiàn)有技術(shù)普遍基于時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行載波同步，即接收和發(fā)射雙方約定在特定時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行載波頻率的切換。這種基于時(shí)間點(diǎn)的同步方式存在一個(gè)嚴(yán)重的技術(shù)問題：它要求收發(fā)兩側(cè)的時(shí)間必須嚴(yán)格同步，一旦收發(fā)兩側(cè)的時(shí)間出現(xiàn)異常或偏差，就可能導(dǎo)致頻率同步失敗，從而中斷通信。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為此，本發(fā)明提供一種載波頻率同步方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)基于時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行載波同步時(shí)要求收發(fā)兩側(cè)時(shí)間必須嚴(yán)格同步，嚴(yán)重依賴定時(shí)信息的技術(shù)問題。
2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、依據(jù)本發(fā)明第一方面，本發(fā)明提供一種載波頻率同步方法，應(yīng)用于跳頻數(shù)傳系統(tǒng)，所述跳頻數(shù)傳系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端，所述方法包括：
4、所述發(fā)射端將待發(fā)送數(shù)據(jù)處理為數(shù)據(jù)幀，對所述數(shù)據(jù)幀添加基于zc序列的導(dǎo)頻頭，形成跳頻數(shù)傳幀，將攜帶有所述跳頻數(shù)傳幀的射頻信號發(fā)送至所述接收端；
5、所述接收端獲取所述射頻信號，將所述射頻信號處理為數(shù)字信號；
6、針對所述數(shù)字信號進(jìn)行載波同步處理，通過對多個(gè)跳頻頻點(diǎn)進(jìn)行載波頻率掃描，以篩選有效通信頻點(diǎn)；
7、根據(jù)所述有效通信頻點(diǎn)確定所述數(shù)據(jù)幀的起始位置，以對所述數(shù)據(jù)幀進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)和譯碼，恢復(fù)得到原始數(shù)據(jù)。
8、進(jìn)一步地，所述對所述數(shù)據(jù)幀添加基于zc序列的導(dǎo)頻頭，形成跳頻數(shù)傳幀之前，所述方法還包括：
9、生成基于所述zc序列的所述頻域?qū)ьl頭，具體包括：
10、根據(jù)如下公式生成多點(diǎn)導(dǎo)頻頭：
11、
12、其中，表示zc序列；表示根索引；表示偏移參數(shù)；表示虛數(shù)單位；表示圓周率常數(shù)；表示zc序列長度；表示序列索引；
13、將所述多點(diǎn)導(dǎo)頻頭頻域映射至相應(yīng)的有效子載波位置，生成所述頻域?qū)ьl頭；
14、對所述頻域?qū)ьl頭進(jìn)行逆快速傅里葉變換，生成待發(fā)射的時(shí)域?qū)ьl頭，作為所述導(dǎo)頻頭。
15、進(jìn)一步地，所述對所述數(shù)據(jù)幀添加基于zc序列的導(dǎo)頻頭，形成跳頻數(shù)傳幀，包括：
16、根據(jù)預(yù)設(shè)跳頻數(shù)目，將指定數(shù)量的所述導(dǎo)頻頭、定時(shí)同步頭和所述數(shù)據(jù)幀按預(yù)設(shè)格式進(jìn)行拼接，組成完整的跳頻數(shù)傳幀；
17、其中，所述導(dǎo)頻頭的數(shù)量為所述預(yù)設(shè)跳頻數(shù)目的4倍加1。
18、進(jìn)一步地，所述針對所述數(shù)字信號進(jìn)行載波同步處理，通過對多個(gè)跳頻頻點(diǎn)進(jìn)行載波頻率掃描，以篩選有效通信頻點(diǎn)，包括：
19、所述接收端以預(yù)設(shè)數(shù)量的導(dǎo)頻頭時(shí)間為切換周期，對多個(gè)跳頻頻點(diǎn)進(jìn)行載波頻率掃描；
20、在每個(gè)跳頻頻點(diǎn)的頻率駐留期間，利用第一個(gè)導(dǎo)頻頭時(shí)間進(jìn)行頻率切換與agc增益調(diào)整，利用后續(xù)的導(dǎo)頻頭時(shí)間進(jìn)行載波同步與載波有效性判斷，采用基于動(dòng)態(tài)門限的雙峰值檢測機(jī)制判斷當(dāng)前跳頻頻點(diǎn)是否為有效通信頻點(diǎn)；
21、若所述當(dāng)前跳頻頻點(diǎn)不是有效通信頻點(diǎn)，則根據(jù)所述切換周期切換下一跳頻頻點(diǎn)并執(zhí)行有效通信頻點(diǎn)判斷，直到確定所述有效通信頻點(diǎn)。
22、進(jìn)一步地，所述采用基于動(dòng)態(tài)門限的雙峰值檢測機(jī)制判斷當(dāng)前跳頻頻點(diǎn)是否為有效通信頻點(diǎn)，包括：
23、針對所述當(dāng)前跳頻頻點(diǎn)，根據(jù)本地zc序列對所述數(shù)字信號進(jìn)行基于時(shí)間窗口的逐點(diǎn)滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算，得到相關(guān)運(yùn)算結(jié)果；
24、對比所述相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)最低門限，當(dāng)所述相關(guān)運(yùn)算結(jié)果首次高于所述預(yù)設(shè)最低門限時(shí)，認(rèn)為檢測到第一相關(guān)峰值，記錄包含時(shí)刻點(diǎn)和相關(guān)功率值的第一相關(guān)峰值信息；
25、根據(jù)所述相關(guān)功率值計(jì)算第二相關(guān)峰值的判決門限；以及，根據(jù)所述時(shí)刻點(diǎn)確定所述第二相關(guān)峰值出現(xiàn)的時(shí)間范圍；
26、若在所述時(shí)間范圍內(nèi)檢測到相關(guān)功率值高于所述判決門限的第二相關(guān)峰值，則認(rèn)為所述當(dāng)前跳頻頻點(diǎn)為有效通信頻點(diǎn)。
27、進(jìn)一步地，所述方法還包括：
28、在檢測到所述第一相關(guān)峰值后，在所述時(shí)間窗口內(nèi)持續(xù)監(jiān)測所述相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，若出現(xiàn)高于所述第一相關(guān)峰值的相關(guān)功率值的新相關(guān)峰值，則利用所述新相關(guān)峰值更新所述第一相關(guān)峰值信息；
29、基于更新后的所述第一相關(guān)峰值信息更新所述第二相關(guān)峰值的判決門限和時(shí)間范圍。
30、進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算的計(jì)算公式為：
31、
32、其中，表示當(dāng)前滑動(dòng)窗的起始采樣點(diǎn)索引；表示復(fù)共軛運(yùn)算；表示滑動(dòng)窗內(nèi)的采樣點(diǎn)偏移量，覆蓋本地zc序列；表示數(shù)字信號；s表示已知參考模板；表示第個(gè)起始采樣點(diǎn)對應(yīng)的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果。
33、進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)最低門限的計(jì)算公式為：
34、
35、其中，表示第個(gè)起始采樣點(diǎn)對應(yīng)的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果；表示第個(gè)起始采樣點(diǎn)對應(yīng)的預(yù)設(shè)最低門限；表示噪聲系數(shù)。
36、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述有效通信頻點(diǎn)確定所述數(shù)據(jù)幀的起始位置，包括：
37、鎖定所述有效通信頻點(diǎn)，持續(xù)對所述數(shù)字信號進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)檢測，以匹配所述跳頻數(shù)傳幀中的定時(shí)同步頭；
38、基于所述定時(shí)同步頭的位置確定所述數(shù)據(jù)幀的起始位置。
39、進(jìn)一步地，所述將待發(fā)送數(shù)據(jù)處理為數(shù)據(jù)幀，包括：
40、將所述待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、調(diào)制，形成所述數(shù)據(jù)幀；
41、和/或，
42、所述將所述射頻信號處理為數(shù)字信號，包括：
43、對所述射頻信號進(jìn)行下變頻處理、adc處理及數(shù)字低通濾波處理，得到所述數(shù)字信號。
44、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，至少具備以下有益效果：
45、通過本發(fā)明方案，提供了一種載波頻率同步方法，應(yīng)用于跳頻數(shù)傳系統(tǒng)，所述跳頻數(shù)傳系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端，包括：所述發(fā)射端將待發(fā)送數(shù)據(jù)處理為數(shù)據(jù)幀，對所述數(shù)據(jù)幀添加基于zc序列的導(dǎo)頻頭，形成跳頻數(shù)傳幀，將攜帶有所述跳頻數(shù)傳幀的射頻信號發(fā)送至所述接收端；所述接收端獲取所述射頻信號，將所述射頻信號處理為數(shù)字信號；針對所述數(shù)字信號進(jìn)行載波同步處理，通過對多個(gè)跳頻頻點(diǎn)進(jìn)行載波頻率掃描，以篩選有效通信頻點(diǎn)；根據(jù)所述有效通信頻點(diǎn)確定所述數(shù)據(jù)幀的起始位置，以對所述數(shù)據(jù)幀進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)和譯碼，恢復(fù)得到原始數(shù)據(jù)。通過本發(fā)明，利用zc序列優(yōu)異的自相關(guān)特性和智能的雙峰值檢測機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了無需嚴(yán)格時(shí)間同步的載波頻率同步，完成快速且抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸。
46、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。
1.一種載波頻率同步方法，其特征在于，應(yīng)用于跳頻數(shù)傳系統(tǒng)，所述跳頻數(shù)傳系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述數(shù)據(jù)幀添加基于zc序列的導(dǎo)頻頭，形成跳頻數(shù)傳幀之前，所述方法還包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述數(shù)據(jù)幀添加基于zc序列的導(dǎo)頻頭，形成跳頻數(shù)傳幀，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述針對所述數(shù)字信號進(jìn)行載波同步處理，通過對多個(gè)跳頻頻點(diǎn)進(jìn)行載波頻率掃描，以篩選有效通信頻點(diǎn)，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用基于動(dòng)態(tài)門限的雙峰值檢測機(jī)制判斷當(dāng)前跳頻頻點(diǎn)是否為有效通信頻點(diǎn)，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算的計(jì)算公式為：
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)最低門限的計(jì)算公式為：
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述有效通信頻點(diǎn)確定所述數(shù)據(jù)幀的起始位置，包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述將待發(fā)送數(shù)據(jù)處理為數(shù)據(jù)幀，包括：