[发明专利]一种NG‑DSL系统的低复杂度时频同步算法

摘要

本发明公开了一种NG‑DSL系统的低复杂度时频同步算法，它涉及一种通信算法。该算法构造了一种新的训练序列和相应的度量函数，这种新的训练序列结构使得本算法具有一定的抗双绞线信道拖尾的能力，并且新的度量函数降低了定时计算的复杂度；采用可变步长的方式将符号定时同步分为粗同步与细同步两部分，通过快速搜索到粗同步准定时点减少了原有定时算法漫长的搜索与比较的过程，从而大大降低了算法的计算复杂度，使得算法可以很快地找到真实的定时位置。本发明算法具有复杂度低、在NG‑DSL环境下定时准确的特点，能够较好地满足NG‑DSL对于符号定时同步算法的要求。

主权项

一种NG‑DSL系统的低复杂度时频同步算法，其特征在于，其训练序列可以表示为：PNew＝[X A A X]  (1)算法的同步过程如下：首先从定时位开始进行采样，一共取长度的采样值，这样就必然包含一个完整的训练序列；然后，从第1个点开始到第个点结束，以长度的移动窗进行度量函数的计算，经过分析可以知道，只需要将计算窗进行(N+L)次移动就可以找到令度量函数最小的值；该算法的度量函数是基于最小能量差进行判决，即：Λ(d)=Σm=0N4-1||r(d+m)r*(d+m)|-|r(d+m+N/4)r*(d+m+N/4)||---(2)]]>其中，N为一个OFDM符号的载波数，d为定时起点(真实起点偏离FFT窗准确起点的位置)；通过循环取值计算Λ(d)，可以得到一个d值使得Λ(d)最小，并且由此可以推算出真实的定时位置；算法的实现过程如下：第一步，算法定义一个长度为样值点的计算窗，定时算法的第一步就是将计算窗中的样值点进行相关计算求得窗内每个点的能量值，将结果存入寄存器中，这样就使得定时算法中每次求Λ(d)时只需要将寄存器中的计算窗中所包括的值进行组合累加然后相减，避免了传统算法中每次计算窗移动的时候都需要重新做复杂的乘法运算，提高系统的运算效率；第二步，为了进一步降低复杂度，算法进入粗同步过程；由于NG‑DSL载波数较多，需要将计算窗移动(N+L)次，然后每次移动都要进行次加法运算，这样的运算量还有精简的空间；因此，可以将定时同步分为粗定时同步与细定时同步两部分，在粗定时同步阶段进行变步长快速搜索，即可以将原来的每次移动步长为1位搜索转变为每次移动步长为2n位，n的取值与载波数的大小有关，载波数较多的话，步长可以适当变长；按照变步长搜索的方法，算法就可以快速地初步找到Λ(d)的准最小值点；因此，定义这种变步长快速搜索过程为符号定时粗同步过程；变步长可以将搜索的运算复杂度降为原来的(D为搜索步长)，这将大大降低运算复杂度；由于在步长较长的情况下进行最小值的搜索与比较，很有可能真实定时点(最小值点)由于搜索步长的原因而被跳过，因为Λ(d)公式中各项计算式的相似性，可以推断真正的最小值点肯定在符号粗同步点的附近，理论上应该在最小值点的前后(D‑1)个点内，但是为了保险起见，在粗定时点附近的K个点开始进行细同步；因此，将K的点数定义为：K＝TD‑1，其中T＝1 or 2 or…(3)系统信噪比不同会使得T的取值也不同，信噪比较高的时候T的取值可以偏小，信噪比较低的时候T的取值要偏大，这样就可以最大限度地避免由于变步长粗同步而错过真正的定时点；第三步，在粗定时同步完成后进行细定时同步，在细定时同步阶段将步长调整为1，进行Λ(k)的最小值搜索，此时只需要进行K个点范围内的细定时同步，假设在细同步阶段的第k个点找到最小值，由此可以推导出符号的定时偏差为：d^=N4+L-D×d-D×T+kd≤N4D+LD(1)5N4+2L-D×d-D×T+kd>N4D+LD(2)]]>  (4)]]>细定时同步阶段所找到的最小值点即为符号定时位置，通过式(4)的计算后符号的定时同步结束，然后在频域上将接收端信号都乘以大小的纠正相位，即可最大限度地恢复信号。