CN102651670A - 一种基于FM/Chirp调制的时延和测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于FM/Chirp调制的时延和测量方法，属于通信测量领域。该方法是：测量发射机通过下行信道向目标体发射FM/Chirp已调载波形式的查询载波；目标体在收到查询载波之后，经过特定时延后再通过上行信道向测量接收机返回FM/Chirp已调载波形式的应答载波；通过测量查询载波和应答载波中承载的特征信号的时域位置之间的差异，并扣除目标体所产生的特定时延量之后，获得下行信道对查询载波所产生的时延量与上行信道对应答载波产生的时延量之和。本发明提供了FM/Chirp调制在测量领域的一种应用方法，主要应用于采用FM/S-Chirp调制的数字移动通信系统中实现对基站与移动台之间的信道传播时延的测量，为移动台的上行发射同步提供更准确的依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于FM/Chirp调制的时延和测量方法，属于通信测量领域。
背景技术
测量传输信道对其所传输载波产生的时延量有许多重要应用。例如：在雷达和声纳系统中，通常是将发射机和接收机放置在相同的位置上，通过测量由发射机发射的测量载波到达目标体并经目标体反射至接收机的过程中经过传播时延量之和，可以确定目标体与发射机(接收机)之间的距离；在TDMA体制的移动通信系统中，通过测量基站发射的查询载波与移动台发射的应答载波之间的时延量来指导移动台调整其发射信号时的起始位置，可以减轻多址干扰；在CDMA体制的移动通信系统中，通过测量基站发射的查询载波信号与移动台发射的应答载波信号之间的时延量来指导移动台调整其发射信号时的起始位置，可以提高系统容量。
为了测量传输信道对其所传输载波产生的时延量，需要在所传输的载波中加入的特征信号，以便通过对特征信号的时域位置差异的检测来获得所需的时延量信息。为了给所传输载波加入特征信号，可以用基带标识信号去调制载波的幅度、频率或相位参数，并使用基带标识信号的时域位置和已调载波的某些特征的时域位置来共同标识特征信号的时域位置。例如：在脉冲雷达中，使用的是脉冲状载波包络的起始位置；在连续波调频雷达中，使用的是调制在载波频率上的基带正弦波形的相位；在线性调频脉冲压缩雷达中，使用的是线性调频脉冲的扫频周期起始位置(接收端采用出现脉冲压缩峰值的位置来等效表示)；在相位编码脉冲压缩雷达中，使用的是相位编码脉冲的起始位置(接收端采用出现脉冲压缩峰值的位置来等效表示)；在GPS系统和CDMA体制的移动通信系统中，使用的是调制在直接序列扩频已调载波中的基带特征序列码元的起/止位置和扩频序列的周期起/止始位置(接收端采用解扩时所获得的相关峰的位置来等效表示)。
Chirp调制又称扫频调制，是通过控制正弦载波的频率随时间按特定规律作大范围单调变化而形成的一种扩频调制方式，仍属于频率调制类型；前已提及的线性调频脉冲压缩雷达就是Chirp调制的一个重要应用领域。Chirp调制是以扫频周期为时间长度单元重复进行的，经Chirp调制后的已调载波也被称作Chirp脉冲载波。
Chirp脉冲载波既可以由有源法产生，也可以由无源法产生；其中，有源法产生对压控振荡器(VCO)的线性度要求很高，难以实现；无源法产生是采用声表面波(SAW)展宽线来产生Chirp脉冲载波。Chirp脉冲载波的解调，主要采用的是能实现快速同步的声表面波(SAW)压缩线或色散延迟线。由于声表面波(SAW)展宽线的物理结构决定了其所产生的Chirp脉冲载波类型，声表面波(SAW)压缩线或色散延迟线的物理结构也决定了其所能检测的Chirp脉冲载波类型，因此不能利用一种声表面波(SAW)展宽线来产生多种具有不同扫频带宽、不同扫频周期、不同扫频规律的Chirp脉冲载波，也不能利用一种声表面波(SAW)压缩线或延迟线来解调多种具有不同扫频带宽、不同扫频周期、不同扫频规律的Chirp脉冲载波。近年来，随着数字频率合成技术的成熟，可以方便地产生具有步进式(Stepping)扫频规律的Chirp脉冲载波并可以方便地对扫频规律、扫频带宽、扫频周期等参数进行调整。
FM/Chirp调制是一种通过对Chirp脉冲载波进行频率调制(FM)而形成的复合频率调制方式，按FM/Chirp调制方式产生的已调载波也被称作FM/Chirp已调载波。为了便于区分，将载波频率连续(Continuous)变化的Chirp脉冲载波称作C-Chirp脉冲载波，将载波频率步进式变化的Chirp脉冲载波称作S-Chirp脉冲载波。相应地，根据所使用Chirp脉冲载波的类型的不同，可将FM/Chirp调制分成不同的子类：如果是对C-Chirp脉冲载波进行频率调制(FM)，则称之为FM/C-Chirp调制；如果是对S-Chirp脉冲载波进行频率调制(FM)，则称之FM/S-Chirp调制。
在测量应用中，直接序列扩频已调载波的时域位置可采用调制在直接序列扩频载波中的基带特征序列码元的起/止位置与扩频序列周期的起/止位置来共同标识；Chirp脉冲载波的时域位置可以采用其扫频周期的起/止位置来标识；类似地，FM/Chirp已调载波是通过对Chirp脉冲载波进行频率调制而形成的，调制在FM/Chirp已调载波中的基带模拟标识波形的相位位置或基带数字特征序列码元的起/止位置自然可以用来标识FM/Chirp已调载波的时域位置，而FM/Chirp已调载波中所包含的扫频规律的周期起/止位置也可以用于标识FM/Chirp已调载波的时域位置。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种利用FM/Chirp已调载波对传输信道所引起的时延量之和进行测量的方法。为了解决该问题，本发明先提供一种基于FM/Chirp调制的时延和测量方法，并通过两个实施例对该方法的应用作进一步说明。
一种基于FM/Chirp调制的时延和测量方法，其内容是：测量发射机发射查询载波并通过下行信道传输至目标体；目标体在收到测量发射机通过下行信道传输过来的查询载波后，经过特定时延量之后再通过上行信道向测量接收机返回应答载波；检测测量发射机中发射的查询载波中承载的特征信号的时域位置与测量接收机接收到的应答载波中承载的特征信号的时域位置之间的差异，并扣除目标体所产生的特定时延量，获得下行信道对查询载波所产生的时延量与上行信道对应答载波所产生的时延量之和。该时延和测量方法的实现模型如图1所示。
在上述时延和测量方法中，查询载波和应答载波均为FM/Chirp已调载波；查询载波和应答载波中承载的特征信号，其时域位置由调制在这两种载波中的基带标识信号的时域位置与这两种载波中包含的扫频规律的周期起始或结束位置来共同标识。为了避免出现特征信号时域位置标识的不确定性，可以分两种情况进行标识：
(1)当基带标识信号为模拟信号时，查询和应答载波中包含的扫频规律的周期长度小于基带标识信号中最高有效频率分量的单个周期长度；
(2)当基带标识信号为数字信号时，查询和应答载波中包含的扫频规律的周期长度小于单个基带标识数字码元的持续时间长度。
在上述时延和测量方法中，为了获得接收到的查询载波或应答载波中所承载的基带标识信号的时域位置以及其中所使用的扫频规律的周期起始或结束位置信息，需要对接收到的查询载波或应答载波进行解调。根据解调的方法的不同，接收到的查询载波或应答载波中包含的扫频规律的周期起始或结束位置信息有不同的等效表示形式；如果采用本地Chirp脉冲载波对接收到的查询载波或应答载波进行相关解扩，则接收到的查询载波或应答载波中所包含的扫频规律的周期起始或结束位置信息可由本地Chirp脉冲载波在实现扫频周期同步时的扫频周期起始或结束位置来等效表示。
在上述时延和测量方法中，目标体既可以是仅将接收到的查询载波进行反射作为应答载波的无源目标体，也可以是具有接收、处理和再发射功能的有源目标体。在无源目标体中，由于仅将接收到的查询载波进行反射，因此无源目标体产生的特定时延量可近似为0；在有源目标体中，可以仅将接收到的查询载波频谱搬移后再发射，也可以对接收到查询载波进行解调、辨别再根据需要产生并发射应答载波。由于有源目标体中需要对接收到的查询载波进行处理再产生应答载波，有的应用中还需插入一定时延量之后再发射应答载波，因此有源目标体产生的特定时延量不再等于0。
在实际应用中，根据下行信道和上行信道类型的不同，FM/Chirp已调载波形式的查询载波和应答载波可以有不同的物理波形式；如果下行信道和上行信道均为真空或大气层，可以使用电磁波形式的查询载波和应答载波；如果下行信道和上行信道均为光纤，可以使用光波形式的查询载波和应答载波；如果下行信道和上行信道均为水，可以使用超声波形式的查询载波和应答载波。
本发明提供的时延和测量方法是FM/Chirp调制在测量领域的一种应用。在测量应用中，与未加其他参数调制的Chirp脉冲载波相比，FM/Chirp已调载波可以利用调制在其频率中的基带标识信号给查询载波和应答载波增加更多的特征，更有利于实现对其时域位置的识别；与扫频周期初始相位被调制的Chirp脉冲载波相比，FM/Chirp已调载波是恒包络的调频波，所传输的信息承载在载波的频率中，其抗干扰能力更强，且可以采用C类谐振功率放大器，更便于实现大功率发射；FM/Chirp调制的子类FM/S-Chirp调制，其使用的S-Chirp脉冲载波可以采用数字频率合成技术来产生并可以方便地对扫频规律、扫频带宽、扫频周期等参数进行调整，更便于在通信领域中应用；在采用FM/S-Chirp调制的数字移动通信系统中，采用本发明提供的时延和测量方法，可以联合利用基带数字码元的时域位置和FM/S-Chirp已调载波中包含的扫频规律的周期起始或结束位置来精确地测量出在移动台与基站之间的信道所引起的传播时延(和)，更好地指导移动台实现上行发射同步，从而减轻多址干扰或增加系统容量。
附图说明
图1是本发明提供的基于FM/Chirp调制的时延和测量方法的实现模型。11为测量发射机，12是下行信道，13是目标体，14是上行信道，15是测量接收机。
图2所示为实施例1使用的针对无源目标体的基于FM/Chirp调制的时延和测量方法的实现模型。21为控制测量单元，22为测量发射机，23是测量接收机，24收发开关，25是天线，26是信道，27是无源目标体。
图3所示为实施例2使用的针对有源目标体的基于FM/Chirp调制的时延和测量方法的实现模型。图3(a)是总体模型，301是基站，302是信道，303是移动台；图3(b)为基站(301)的组成模型，304是控制测量单元，305是查询发射机，306是应答接收机，307是双工器，308是基站天线；图3(c)为移动台(303)的组成模型，309是移动台天线，310是双工器，311是查询接收机，312应答发射机，313是控制处理单元。
具体实施方式
实施例1
采用图2所示的针对无源目标体的基于FM/Chirp调制的时延和测量方法的实现模型；其中，信道(26)既是下行信道，也是上行信道。
在控制测量单元(21)的控制下，通过测量发射机(22)产生FM/Chirp已调载波形式的查询载波；在此过程中，控制测量单元(21)记录下调制在查询载波中的基带标识信号的时域位置以及测量发射机(22)在产生FM/Chirp已调载波形式的查询载波所使用的扫频规律的周期起始或结束位置。测量发射机(22)输出的查询载波通过收发开关(24)和天线(25)输出至信道(26)，再经信道(26)传输至无源目标体(27)；无源目标体(27)将接收到的查询载波进行反射作为应答载波并通过信道(26)传输至天线(25)，再经收发开关(24)传输至测量接收机(23)。
测量接收机(23)从接收到的应答载波中解调出基带标识信号的还原样本，并同时检测出应答载波中包含的扫频规律的周期起始或结束位置；控制测量单元(21)综合比较查询载波中的基带标识信号的时域位置、测量发射机(22)在产生查询载波时所使用的扫频规律的周期起始或结束位置、测量接收机(23)输出的基带标识信号的还原样本的时域位置和应答载波中包含的扫频规律的周期起始或结束位置，检测出查询载波与应答载波之间的时域位置差异，即可获得信道(26)对查询载波和应答载波所产生的传播时延之和。
实施例2
采用图3所示的针对有源目标体的基于FM/Chirp调制的时延和测量方法的实现模型；其中，信道(302)既是下行信道，也是上行信道。
在基站(301)中，在控制测量单元(304)的控制下，通过查询发射机(305)产生FM/Chirp已调载波形式的查询载波；在此过程中，控制测量单元(304)记录下调制在查询载波中的基带标识信号的时域位置以及测量发射机(305)在产生FM/Chirp已调载波形式的查询载波所使用的扫频规律的周期起始或结束位置。测量发射机(305)输出的查询载波通过双工器(307)和基站天线(308)输出至信道(302)，再经信道(302)传输至移动台(303)。在移动台(303)中，移动台天线(309)将接收到的查询载波经过双工器(310)传输至查询接收机(311)，测量接收机(311)从接收到的查询载波中解调出基带标识信号的还原样本，并同时检测出查询载波中包含的扫频规律的周期起始或结束位置。在移动台(303)中的控制处理单元(313)中，根据测量接收机(311)输出的基带标识信号的还原样本的内容判断是否需要发射应答载波；如果需要发射应答载波，控制处理单元(313)则根据测量接收机(311)输出的基带标识信号的还原样本的时域位置和查询载波中包含的扫频规律的周期起始或结束位置，经过特定的时延处理之后(如TDMA系统中需要在下一帧的控制时隙中应答)，通过应答发射机(312)产生FM/Chirp已调载波形式的应答载波并通过双工器(310)传输至移动台天线(309)，再经信道(302)传输至基站(301)。
在基站(301)中，从信道(302)传输过来的应答载波经基站天线(308)和双工器(307)传输至应答接收机(306)中。应答接收机(306)从接收到的应答载波中解调出基带标识信号的还原样本，并同时检测出应答载波中包含的扫频规律的周期起始或结束位置；控制测量单元(304)综合比较查询载波中的基带标识信号的时域位置、查询发射机(305)在产生查询载波时所使用的扫频规律的周期起始或结束位置、测量接收机(23)输出的基带标识信号的还原样本的时域位置以及应答载波中包含的扫频规律的周期起始或结束位置，检测出查询载波与应答载波之间的时域位置差异，再减去在移动台(303)中引起的处理时延(包括解调、调制等引起的时延以及附加的特定时延)，即可获得信道(302)对查询载波和应答载波产生的传播时延之和。
Claims (2)
1.一种基于FM/Chirp调制的时延和测量方法，其内容是：测量发射机发射查询载波并通过下行信道传输至目标体；目标体在收到测量发射机通过下行信道传输过来的查询载波后，经过特定时延之后再通过上行信道向测量接收机返回应答载波；通过检测测量发射机中发射的查询载波中承载的特征信号的时域位置与测量接收机接收到的应答载波中承载的特征信号的时域位置之间的差异，并扣除目标体所产生的特定时延量，获得下行信道对查询载波所产生的时延量与上行信道对应答载波所产生的时延量之和；其特征在于：
所述查询载波和应答载波均为FM/Chirp已调载波；所述查询载波中承载的特征信号的时域位置，由调制在查询载波中的基带标识信号的时域位置和查询载波中包含的扫频规律的周期起始或结束位置来共同标识；所述应答载波中承载的特征信号的时域位置，由调制在应答载波中的基带标识信号的时域位置和应答载波中包含的扫频规律的周期起始或结束位置来共同标识。
2.根据权利要求1所述基于FM/Chirp调制的时延和测量方法，所述查询载波和应答载波中承载的特征信号的时域位置，均由调制在这两种载波中的基带标识信号的时域位置与这两种载波中包含的扫频规律的周期起始或结束位置来共同标识，其特征在于：
当基带标识信号为模拟信号时，查询载波和应答载波中包含的扫频规律的周期长度小于基带标识信号中最高有效频率分量的单个周期长度；当基带标识信号为数字信号时，查询载波和应答载波中包含的扫频规律的周期长度小于单个基带标识数字码元的持续时间长度。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105187132A (zh) * | 2014-06-17 | 2015-12-23 | 北京司响无限文化传媒有限公司 | 一种M元并行组合Chirp扩频的空气声波通信方法 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105187132A (zh) * | 2014-06-17 | 2015-12-23 | 北京司响无限文化传媒有限公司 | 一种M元并行组合Chirp扩频的空气声波通信方法 |
| CN105471785A (zh) * | 2014-09-30 | 2016-04-06 | 商升特公司 | 无线通信方法 |
| EP3002883A1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-04-06 | Semtech Corporation | Wireless communication method |
| US9525454B2 (en) | 2014-09-30 | 2016-12-20 | Semtech Corporation | Wireless communication method |
| CN105471785B (zh) * | 2014-09-30 | 2019-12-31 | 商升特公司 | 无线通信方法 |
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