1.一种提高直扩系统初始同步性能的系统,其特征在于:包括接收基带信号单元,相关计算单元,前导分段数据相关峰值搜索单元,频率偏差计算单元,本地一比特前导码片生成分段码片单元,分段码片生成本地基带信号单元;
所述接收基带信号单元接收来自射频单元的数据,完成自动增益控制,进行模数转化,形成数字基带数据;
所述本地一比特前导码片生成分段码片单元根据直扩系统中的扩频码和扩频因子的要求,生成本地前导码片序列,根据需要将码片序列分成多段码片序列;
所述分段码片生成本地基带信号单元将已经分段好的码片序列进行调制处理,生成对应的基带数据;
所述相关计算单元用于对本地前导分段码片基带数据和接收基带信号进行相关计算,每接收一个码片符号数据,进行一次相关计算;
所述前导分段数据相关峰值搜索单元用于对相关计算单元计算结果进行搜索,得到前导比特的开始和结束位置;
所述频率偏差计算单元使用相关计算单元得到的相关似然值进行频率估算,得到频率偏差。
2.根据权利要求1所述的提高直扩系统初始同步性能的系统,其特征在于:所述频率偏差计算单元根据确定的多个相关值,首先计算出相邻两个相关峰的相位差,然后计算两个相邻相关峰之间的时间间隔,最后计算出接收端和发射端之间基带的频率偏差,进行基带频率调整。
3.一种提高直扩系统初始同步性能的方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:接收端根据扩频因子和扩频码本地生成一个前导比特的码片序列,令前导扩频因子为N,则一个比特前导数据生成N个码片序列数据;
步骤2:将生成的一比特前导码片序列分成K段码片数据,亦称分段码片序列,每个分段码片数据的长度记为S,S满足S=(N/K)关系,然后将分段码片序列进行调制处理,形成本地前导基带信号;令接收端采用m倍码片速率对接收到的基带信号进行抽样,则对本地分段码片序列调制信号,同样进行m倍升采样处理,即对本地分段码片序列调制信号中每个数据进行m次重复;
步骤3:接收基带信号,形成基带数据流,基带数据流是基带信号m倍升采样;
步骤4:接收到的基带数据流和本地分段码片序列调制信号分别进行相关计算;接收端每接收移动一个采样数据,则和本地分段码片序列调制信号一次相关计算,则每次得到K个相关峰值;
步骤5:接收端对相关峰进行搜索,如果存在K个明显的相关峰值,则表明接收端已经搜索到帧突发中一个比特0的前导基带信号;
步骤6:接收端根据相关峰的位置,确定前导比特的开始和结束位置,然后使用相关峰的相关值计算出相邻两个相关峰值之间的相位差,并且使用两个相关峰之间的位置差计算出两个相关峰之间时间长度,计算出接收端和发送端之间的基带信号频率差;
步骤7:接收端使用步骤6计算得到的基带信号频率差对接收基带信号进行频率调整。
4.一种提高直扩电力抄表系统初始同步性能的系统,其特征在于:包括电力抄表信号接收模块、本地前导码片数据生成模块、本地前导基带数据生成模块、前导相关计算模块,前导分段数据相关峰值搜索模块和频率同步计算模块,用于提高直扩电力抄表系统的初始同步性能;
所述直扩电力抄表系统采用帧突发方式进行传输,每个突发数据块由SHR,PHR和PSDU组成,采用偏移四相相移键控OQPSK调制方式进行调制;
电力抄表信号接收模块,接收端从射频前端接收到的信号,进行下变频处理,然后进行模数转化,在接收端采用8倍码片速率升采样方式处理,得到8倍速的I/Q两路基带数字信号;
本地前导码片数据生成模块,前导采用固定扩频因子256,前导一个比特0,扩频成256个码片序列,然后采用16段或8段两种方式对码片进行分段处理,形成两种基带码片分段数据;
本地前导基带数据生成模块,在接收端本地将基带码片分段数据进行OQPSK调制,形成I和Q两路数据,分段前导基带数据进行8倍升采样,在16分段的情况下,生成16组16x8的分段前导基带数据;在8分段的情况下,生成8组32x8的分段前导基带数据;
前导相关计算模块,用于将接收到的基带数字信号和分段前导调制基带数据进行相关计算,每收到一个基带数字信号采样值,则进行一次相关计算,得到16个或8个相关值;
前导分段数据相关峰搜索模块,对前导相关模块计算得到16个或8个相关值进行求模计算,得个16个或8个相关峰值,如果16个或8个相关峰值大于一定门限,则确定接收端搜索到一个有效前导0比特基带信号;
频率同步计算模块,根据确定的16或8个相关值,首先计算出相邻两个相关峰的相位差,然后计算两个相邻相关峰之间的时间间隔,最后计算出接收端和发射端之间基带的频率偏差,用于电力抄表信号接收模块进行基带频率调整。
5.根据权利要求4所述的提高直扩电力抄表系统初始同步性能的系统,其特征在于:本地分段原理包括以下内容:首先采用收到256×8个I/Q采样数据和后续收到256×8个I/Q采样数据进行相关计算,如果存在明显相关峰值,则表明接收端搜索到两个前导0比特的码片开始和结束位置;
接收端接收256×8个I/Q数据,本地生成的256码片I/Q基带数据,基带数据总长度为
256×8,第一次分段分成16段本地基带信号,每段基带信号长度为16×8,用于频率粗调;
接收端接收256x8个I/Q数据,本地生成的256码片I/Q基带数据,基带数据总长度为
256x8,第二次分段分成8段本地基带信号,本地每段基带信号长度为32x8,用于频率精调;
完成频率调整,过程中采用256x8长度的前导码片基带信号和接收信号直接相关计算,计算出相关峰值,进行第一次模糊相位调整,再采用相同的方法进行第二次相位调整。
6.根据权利要求5所述的提高直扩电力抄表系统初始同步性能的系统,其特征在于:相关计算包括以下内容:前导比特0生成的256个码片,生成的I/Q两路数据,采用复数方式进行表示,实部表示I路,虚部表示Q路,则发送端发送的基带数据表示为:(a1+b1j),(a2+b2j),...,(a256+b256j)发送端发送的基带信号采用极坐标方式表示为:
本地生成的基带信号表示为:
相关计算,记为两个信号的共轭相关,再累加处理,采用公式表示为:
7.根据权利要求6所述的提高直扩电力抄表系统初始同步性能的系统,其特征在于:频率偏差计算方法包括:jΨ jΨ
根据相关计算得到的xCorr值,每次计算都得到be ,绝对值abs(be )即为相关峰值,Ψ为相关相位,两个相邻相关峰的相关差ΔΨ为收发两端的相位偏差,Δt表示两个相邻相关峰的时间长度;
2πΔfΔt=ΔΨ
即收发两端基带信号频率偏差Δf表示为:
Δf=ΔΨ/(2πΔt)
‑jΨ
在计算得到频率偏差后,还消除相位模糊,即在接收信号上乘以e 。
8.根据权利要求4所述的提高直扩电力抄表系统初始同步性能的系统,其特征在于:电力抄表的帧前导搜索过程包括:电力抄表系统中帧搜索或帧头搜索在接收端完成,接收端连续收到来自发送端的帧突发数据,经过射频前端,下变频,最后通过8倍码片速率进行采样得到I/Q两路基带信号;
本地前导码片分段方式一为:本地前导一个0比特,根据直扩电力抄表规范要求,生成
256个码片,将256码片序列数据分成16段,每段长度为16的分段码片序列;根据直扩电力抄表规范要求采用OQPSK进行调制,形成16个I/Q两个通道的本地基带数据;最后将16个I/Q本地基带数据继续进行8倍升抽样处理;
使用16段分段基带数据信号和接收到的基带信号进行相关处理,每接收到一个抽样值,则计算一次16段的相关计算,得到16个相关峰值;
使用计算得到的16个相关值,初步计算出基带信号频率偏差,然后使用该频率偏差对接收到基带信号进行频率补偿;
本地前导码片分段方式二为:本地前导一个0比特,生成256个码片,将256码片序列数据分成8段,每段长度为32的分段码片序列,采用OQPSK进行调制,形成8个I/Q两个通道的本地基带数据;最后将8个I/Q本地基带数据继续进行8倍升抽样处理;
完成方式一或方式二两种本地基带信号分段进行相关计算和频率调整之后,采用非分段基带信号进行相关计算,得到一个相关值,使用该相关值的相位进行相位补偿。