CN103823211A - 用于信号模拟的快速m序列捕获方法 - Google Patents

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Abstract

用于信号模拟的快速m序列捕获方法，属于信号模拟技术领域。本发明为了解决现有信号模拟方法中，对待模拟信号m序列的捕获耗费时间长的问题。它包括目标信号m序列的捕获、目标信号m序列的追赶及目标信号m序列的同步输出三个步骤，它首先捕获目标信号的m序列，即在已知特征多项式的条件下快速捕获m序列的当前各个状态，再利用加速时钟在一个脉冲时钟内完成整个周期的移位操作，以追赶上目标的m序列发生器达到同步。本发明用于m序列的快速捕获。

Description

用于信号模拟的快速m序列捕获方法
技术领域
本发明涉及用于信号模拟的快速m序列捕获方法，属于信号模拟技术领域。
背景技术
m序列是由n级移位寄存器或其他延迟元件通过线性反馈产生的周期最长的序列，周期为2n-1。由于m序列容易产生、规律性强等许多优良的性能，使其最早在扩频通信中获得了广泛的应用。但随着移位寄存器数量的增加，导致了m序列的周期过长，造成捕获m序列花费的时间较多，这给应用带来了不便。
雷达信号模拟机在雷达性能测试、功能调试、设备维护等方面有重要作用，它可以产生中频信号、数字信号以及射频形式的雷达回波信号，并能够模拟实际情况下的探测目标在测试中遇到的干扰信号，实现对雷达性能的有效检测。在用雷达信号模拟机模拟雷达信号时发现，雷达发射的原信号通常要经过m序列调制加密。为了准确模拟雷达信号，并确定信号的具体形式，就需要获取雷达信号的m序列。获取m序列的速度直接决定了雷达信号模拟的质量和实时性。传统的m序列捕获方法耗时较长，具体应用中不够简捷方便。
m序列发生器是由移位寄存器、反馈抽头及模2加法器组成的。图6所示，为一个由n级线性反馈移位寄存器构成的m序列发生器，用特征多项式f(x)来描述线性反馈移位寄存器的反馈连接状态：
f ( x ) = c 0 + c 2 x + c 2 x 2 + . . . + c n x n = Σ i = 0 n c i x i ,
ci表示反馈线的连接状态，当ci=1时，表示此反馈线接通，参加反馈；当ci=0时，表示此反馈线断开，不参加反馈。xi仅指明特征多项式f(x)的系数，其值为1或0。例如特征多项式f(x)=1+x+x3+x6，仅表示x0、x1、x3和x6的系数c0=c1=c3=c6=1，其余为零。确定特征多项式后，就可以确定之后各输出状态的值：
a n = c 1 a n - 1 ⊕ c 2 a n - 2 ⊕ . . . ⊕ c n - 1 a 1 ⊕ c n a 0 = Σ i = 1 n c i a n - i .
由于带有反馈，在移位时钟脉冲Tc作用下，移位寄存器各级的状态将不断变化，为简单起见，认为一个移位时钟脉冲Tc对应输出一个m序列值，通常移位寄存器的最后一级做输出，则移位寄存器的输出序列为：
{ak}=a0a1a2…an-1…；
传统的m序列捕获方法是在雷达信号模拟机中设置一特定的输出序列，当模拟目标到来的m序列值与设置的特定的输出序列吻合时，表示捕获成功。如果设置的特定m序列较为随意，在m序列周期较长时，捕获时间具有偶然性，一般情况下这种捕获方法耗时较长。
发明内容
本发明目的是为了解决现有信号模拟方法中，对待模拟信号m序列的捕获耗费时间长的问题，提供了一种用于信号模拟的快速m序列捕获方法。
本发明所述用于信号模拟的快速m序列捕获方法，它包括目标信号m序列的捕获、目标信号m序列的追赶及目标信号m序列的同步输出三个步骤，具体为：
步骤一：采用与目标信号相同的时钟脉冲，通过信号模拟机捕获目标信号在n个时钟周期内m序列的n级状态值，并将该n级状态值同步作为信号模拟机中n级m序列发生器的n级移位寄存器的初始输入值；
步骤二：由第n+1个时钟周期开始，根据目标信号在n个时钟周期内m序列的n级状态值及其特征多项式f(x)模拟获得后序时钟周期内目标信号的状态值，并将该状态值持续作为n级移位寄存器的输入值；同时，由第n+1个时钟周期开始时刻，采用加速时钟脉冲对n级移位寄存器的输入值进行n+1次移位操作，使在第n+1个时钟周期结束时刻，n级移位寄存器输出的m序列当前值为模拟获得的目标信号的第n+1个状态值；
步骤三：从第n+2个时钟周期开始，再采用所述与目标信号相同的时钟脉冲，使n级m序列发生器的n级移位寄存器输出与目标信号相同的m序列。
在步骤一中，将目标信号在n个时钟周期内m序列的n级状态值依次表示为a0,a1,a2,…an-1，并且目标信号的时钟脉冲表示为Tc。
在步骤二中，加速时钟脉冲T为：
T=Tc/(n+1)。
本发明的优点：本发明方法中，首先捕获目标信号的m序列，即在已知特征多项式的条件下快速捕获m序列的当前各个状态，使模拟产生的m序列与目标m序列同步。它通过捕获n个周期内的目标信号的n级m序列状态值，再利用加速时钟在一个脉冲时钟内完成整个周期的移位操作，以追赶上目标的m序列发生器达到同步。
它在模拟信号时通过快速捕获原信号的m序列，从而高效准确的生成模拟信号并同步输出。解决了m序列周期长、状态多、捕获时间长的问题，适用于任意的信号模拟领域，具有重要意义。
本发明方法通过在雷达信号处理机中设置合理的移位寄存器时钟脉冲实现m序列相位的快速捕获，缩短了整个捕获周期，在模拟实际信号这一领域起到了一定的推动作用。
附图说明
图1是本发明所述快速m序列捕获方法的快速捕获m序列状态图；
图2是本发明方法中步骤一所述m序列捕获后作为n级移位寄存器的初始输入值的状态图；
图3是步骤二所述目标信号m序列的追赶的始态图；
图4是步骤二所述目标信号m序列的追赶的终态图；
图5是步骤三所述m序列的同步输出状态图；
图6是n级m序列发生器的电路图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述用于信号模拟的快速m序列捕获方法，它包括目标信号m序列的捕获、目标信号m序列的追赶及目标信号m序列的同步输出三个步骤，具体为：
步骤一：采用与目标信号相同的时钟脉冲，通过信号模拟机捕获目标信号在n个时钟周期内m序列的n级状态值，并将该n级状态值同步作为信号模拟机中n级m序列发生器的n级移位寄存器的初始输入值；
步骤二：由第n+1个时钟周期开始，根据目标信号在n个时钟周期内m序列的n级状态值及其特征多项式f(x)模拟获得后序时钟周期内目标信号的状态值，并将该状态值持续作为n级移位寄存器的输入值；同时，由第n+1个时钟周期开始时刻，采用加速时钟脉冲对n级移位寄存器的输入值进行n+1次移位操作，使在第n+1个时钟周期结束时刻，n级移位寄存器输出的m序列当前值为模拟获得的目标信号的第n+1个状态值；
步骤三：从第n+2个时钟周期开始，再采用所述与目标信号相同的时钟脉冲，使n级m序列发生器的n级移位寄存器输出与目标信号相同的m序列。
本实施方式中，n是移位寄存器的个数，移位寄存器的输出序列的最长周期为2n-1。当n级移位寄存器产生的序列{ai}的周期为T=2n-1时，称{ai}为n级m序列。
具体实施方式二：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，本实施方式为：在步骤一中，将目标信号在n个时钟周期内m序列的n级状态值依次表示为a0,a1,a2,…an-1，并且目标信号的时钟脉冲表示为Tc。
本实施方式中，假设从时刻0开始，信号模拟机捕获目标信号n个周期内m序列的n级状态值，分别记为a0,a1,a2,…an-1，并依次作为n级移位寄存器的输入。经过n个移位脉冲Tc后各级移位寄存器的输出如图2所示。该步骤的目的是获取目标m序列的n级状态值作为模拟m序列的初始值，此过程历时nTc。
具体实施方式三：下面结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，本实施方式为：在步骤二中，加速时钟脉冲T为：
T=Tc/(n+1)。
步骤二中，采用加速时钟T=Tc/(n+1)，即在一个Tc内完成n+1次移位操作。其中，m序列追赶过程的起始状态和终止状态分别如图3和图4所示。通过使时钟加速n+1倍，实现了在(n+1)Tc时刻时，模拟输出的m序列值恰好是目标m序列输出的第n+1个值。此时，在所耗时间和输出值上追赶上了目标的m序列发生器。
步骤三中实现了与目标信号的同步输出，步骤二中，追赶上目标m序列发生器的时钟后，再改用原来时钟脉冲Tc，此时可以达到与目标m序列同步，即从此之后输出的m序列值完全等同于目标的m序列。全程历时仅仅(n+1)Tc，从而实现m序列的准确快速捕获。
本发明方法通过设置模拟信号移位寄存器的时钟脉冲实现了m序列的快速捕获，缩短了在信号模拟应用中捕获对方m序列的时间，提高了模拟信号的质量。它实现了用更短时间准确的模拟出高质量信号。

Claims (3)

1.一种用于信号模拟的快速m序列捕获方法，其特征在于，它包括目标信号m序列的捕获、目标信号m序列的追赶及目标信号m序列的同步输出三个步骤，具体为：
步骤一：采用与目标信号相同的时钟脉冲，通过信号模拟机捕获目标信号在n个时钟周期内m序列的n级状态值，并将该n级状态值同步作为信号模拟机中n级m序列发生器的n级移位寄存器的初始输入值；
步骤二：由第n+1个时钟周期开始，根据目标信号在n个时钟周期内m序列的n级状态值及其特征多项式f(x)模拟获得后序时钟周期内目标信号的状态值，并将该状态值持续作为n级移位寄存器的输入值；同时，由第n+1个时钟周期开始时刻，采用加速时钟脉冲对n级移位寄存器的输入值进行n+1次移位操作，使在第n+1个时钟周期结束时刻，n级移位寄存器输出的m序列当前值为模拟获得的目标信号的第n+1个状态值；
步骤三：从第n+2个时钟周期开始，再采用所述与目标信号相同的时钟脉冲，使n级m序列发生器的n级移位寄存器输出与目标信号相同的m序列。
2.根据权利要求1所述的用于信号模拟的快速m序列捕获方法，其特征在于，在步骤一中，将目标信号在n个时钟周期内m序列的n级状态值依次表示为a0,a1,a2,…an-1，并且目标信号的时钟脉冲表示为Tc。
3.根据权利要求2所述的用于信号模拟的快速m序列捕获方法，其特征在于，在步骤二中，加速时钟脉冲T为：
T=Tc/(n+1)。
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