CN104639207A - 一种高效同步的并行组合扩频系统发射与接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效同步的并行组合扩频系统发射与接收方法。发射方法为将训练序列和r-1个序列进行叠加发射；接收方法为：步骤一，天线接收信号；步骤二：训练序列同步模块将接收的信号与初始本地载波信号相乘；步骤三：训练序列相关器输出模块将接收到的信号与初始捕获相位的本地训练序列进行相关处理，将结果与门限比较，如果大于门限，转到步骤四；如果小于门限，调整本地训练序列的捕获相位和本地载波相位，返回步骤二；步骤四：训练序列同步模块将结果传送给并行组合扩频M-1个相关器，选择出r-1个序列，判断r-1个序列是否都大于门限，如果小于，得到训练序列；如果大于，从r-1个序列中选择最大序列，进行逆映射恢复数据。

Description

一种高效同步的并行组合扩频系统发射与接收方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及可用于突发并行组合扩频系统实现快速同步的，一种高效同步的并行组合扩频系统发射与接收方法。

背景技术

现代通信对通信同步的要求日益增高。并行组合扩频通信是一种软扩频通信的改进方式，是一种具有较高通信效率的扩频通信方式，并且继承了常规扩频通信抗干扰、抗侦破等优点。并行组合扩频通信方式得到国内外学者的好评，并被国内外学者在学术杂志上介绍。并行组合扩频通信系统相对于其他通信系统，具有较低的发射功率谱密度，使有用的信号完全湮没在噪声之中，降低了被截获的概率，从而具有良好的安全性。传统并行组合扩频通信系统使用的同步方法消耗较多的序列资源，而且同步对后续的数据解扩解调关系不大，易于失锁，重新进行同步过程。突发并行组合扩频通信系统对同步技术提出了更高的要求。由于多个组合序列叠加组合发送，直接自同步过程较一般扩频通信系统较为复杂和困难。目前，针对突发并行组合扩频通信系统的同步方法主要有同步头法。郭黎利、刘佳鑫、李北明等人在“并行组合扩频组合伪码捕获算法研究”(遥测遥控，2014年05月：1-6页)中提出同步头捕获法，采用同步头捕获法来实现扩频伪码同步。该方法和一般同步头法相似，且不会有组合序列自同步捕获所带来的大运算量。采用同步头捕获法，捕获的时间与运算量取决于同步头的长度。然而，同步头方法更容易受到假相关的影响，且这种短码可能被有意地干扰或复制。该方法的不足之处是：同步头序列和组合序列不同，浪费一个序列，而且在同步头检测过程中，需要不同的电路检测同步头电路和组合序列电路，增加了并行组合扩频系统的复杂度。

发明内容

本发明的目的是提供能够既节约序列资源又降低并行组合扩频系统的复杂度的，一种高效同步的并行组合扩频系统发射与接收方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高效同步的并行组合扩频系统发射与接收方法，包括发射部分和接收部分；

发射部分包括训练序列发送模块、并行组合扩频数据发送模块和组帧发射模块，发射部分的发射方法为：

训练序列发送模块把训练序列扩大r倍后进行射频调制，将结果传送给组帧发射模块；并行组合扩频数据发送模块从M-1个PN码序列中选择r-1个序列进行并行组合扩频调制，将结果传送给组帧发射模块；组帧发射模块将接收到的训练序列和r-1个序列进行叠加发射给接收部分；

接收部分包括天线、训练序列同步模块、本地载波模块、训练序列相关器输出模块、训练序列相位调整模块、并行组合扩频M-1个相关器输出模块和并行组合扩频逆映射模块，接收部分的接收方法为：

步骤一：利用天线接收发射部分的发射信号，传送给训练序列同步模块；

步骤二：训练序列同步模块将接收到的信号与本地载波模块传送的初始本地载波信号相乘，将结果传送给训练序列相关器输出模块；

步骤三：训练序列相关器输出模块将接收到的信号与初始捕获相位的本地训练序列进行相关处理，将结果与门限比较，如果大于门限，转到步骤四；

如果小于门限，训练序列相关器输出模块产生一个控制信号传送给训练序列相位调整模块；训练序列相位调整模块根据接收的控制信号调整本地训练序列的捕获相位，并且产生本地载波相位调整信号传送给本地载波模块；本地载波模块根据接收的信号调整本地载波相位；

重复步骤二～步骤三，直到大于门限；

步骤四：训练序列同步模块将输出信号传送给并行组合扩频M-1个相关器输出模块；

组合扩频M-1个相关器输出模块按照从大到小的顺序选择出并行组合扩频M-1个序列的相关器输出值中前r-1个序列，判断r-1个序列是否都大于门限，如果小于门限，得到训练序列，完成帧同步；如果大于门限，从r-1个序列中选择最大的序列，传送给并行组合扩频逆映射模块；

并行组合扩频逆映射模块对接收到的序列进行逆映射处理，得到恢复数据。

有益效果：

本发明与现有技术相比较，本发明解决了常规并行组合扩频的同步效率低的问题，同时也较好的解决了训练序列对系统传输效率的影响问题，较好的解决了并行组合扩频通信同步效率和复杂度的矛盾，既节约的序列资源，又降低了并行组合扩频系统的复杂度。而且从并行组合扩频通信系统中M个PN码序列中1个序列为训练序列(例如假定为第1个序列PN1)，训练序列扩大r倍再进行射频调制；在接收并行组合扩频通信数据时利用训练序列进行快速同步和调整。针对突发并行组合扩频通信系统的一般同步头法。针对郭黎利、刘佳鑫、李北明等人在“并行组合扩频组合伪码捕获算法研究”中不足，本发明提出一种高效同步的并行组合扩频系统发射与接收方法，可以有效解决并行组合扩频通信同步效率和复杂度的矛盾，既节约的序列资源，又降低了并行组合扩频系统的复杂度。同步头序列和组合序列中的一个序列相同，节约一个序列资源，并且在同步头检测过程中，使用的同步头检测电路和后续的组合序列电路相似，降低了并行组合扩频系统的复杂度。

为了进一步提高并行组合扩频通信的同步效率，本发明提出一种高效同步的并行组合扩频系统发射与接收方法，可以有效解决并行组合扩频通信同步效率和复杂度的矛盾，既节约的序列资源，又降低了并行组合扩频系统的复杂度。

附图说明

图1为；同步发送过程结构图；

图2为：同步接收过程结构图。

具体实施方式

结合图1，一种高效同步的并行组合扩频系统发射与接收方法的系统参数，从M＝16个PN码序列中选取r＝3个序列并行组合发送；首先定义并行组合扩频通信中16个PN码序列中1个序列为训练序列(假定为第1个序列PN1)，设定PN1为训练序列；并行组合扩频数据发送模块从15个PN码序列中选择发送序列不再是3个，而是选择2个序列(不包括训练序列)发送，再选择训练序列PN1一起共为3个序列叠加发送传输。

结合图1，在发射端:

所述组帧发射模块按照先发送训练序列，再进行并行组合扩频数据发送；训练序列发送模块把训练序列扩大3倍再进行射频调制；训练序列发送模块发送若干(例如8个)训练序列后，开始并行组合扩频数据发送；并行组合扩频数据发送模块从15个PN码序列中选择发送序列不再是3个，而是选择2个序列进行数据-序列映射算法，实现并行组合扩频调制；把选择出来的2个序列，再和训练序列PN1一起共为3个序列进行叠加发送传输；

结合图2，在接收端:

按照先进行训练序列同步捕获和跟踪调整判断，在进行并行组合扩频数据的解扩解调；接收端中从天线接收到信号，首先送到训练序列同步模块；训练序列同步模块、训练序列相关器输出模块和训练序列相位调整模块功能是利用接收到的信号进行训练序列的同步，完成训练序列的捕获和跟踪，利用从训练序列获得的捕获信息对载波和伪码进行跟踪，由于训练序列扩大r＝3倍，易于完成训练序列位同步和载波同步调整，调整本地载波模块实现同步；把从天线接收到信号，首先送到训练序列同步模块，和初始相位的本地载波进行相乘，把结果送到训练序列相关器输出模块，和初始捕获相位的本地训练序列进行相关处理，在和门限值比较，如果小于门限值，则输出一个控制信号到训练序列相位调整模块，训练序列相位调整模块根据控制信号调整本地训练序列的捕获相位，并且调整本地载波相位，接收到信号再次和本地载波的调整的相位进行相乘和训练序列本地捕获相位相关处理和调整，直到输出相关值大于门限值，训练序列同步模块本次调整结束；如果大于门限值时，训练序列同步模块输出到并行组合扩频15个相关器输出模块中，同时检测并行组合扩频15个序列的相关器输出值中最大的2个序列是否大于门限，大于门限表示并行组合扩频数据开始发送，小于门限表示发送端只是单独发送训练序列，接收端则继续等待，不做后续逆映射解出数据，直到单独训练序列发送结束，从而完成帧同步检测；如果并行组合扩频15个序列的相关器输出值中最大的2个序列大于门限时，从中选取出2个最大的序列，送到并行组合扩频逆映射模块，进行并行组合扩频数据的逆映射处理，恢复出数据；

训练序列和并行组合扩频系统中的16序列族使用同一序列PN1，既节约的序列资源，又降低了并行组合扩频系统的复杂度。训练序列PN1扩大3倍再进行射频调制，在接收并行组合扩频通信数据时利用训练序列进行快速同步和调整。

Claims (1)

1.一种高效同步的并行组合扩频系统发射与接收方法，其特征在于：包括发射部分和接收部分；

发射部分包括训练序列发送模块、并行组合扩频数据发送模块和组帧发射模块，发射部分的发射方法为：

训练序列发送模块把训练序列扩大r倍后进行射频调制，将结果传送给组帧发射模块；并行组合扩频数据发送模块从M-1个PN码序列中选择r-1个序列进行并行组合扩频调制，将结果传送给组帧发射模块；组帧发射模块将接收到的训练序列和r-1个序列进行叠加发射给接收部分；

接收部分包括天线、训练序列同步模块、本地载波模块、训练序列相关器输出模块、训练序列相位调整模块、并行组合扩频M-1个相关器输出模块和并行组合扩频逆映射模块，接收部分的接收方法为：

步骤一：利用天线接收发射部分的发射信号，传送给训练序列同步模块；

步骤二：训练序列同步模块将接收到的信号与本地载波模块传送的初始本地载波信号相乘，将结果传送给训练序列相关器输出模块；

步骤三：训练序列相关器输出模块将接收到的信号与初始捕获相位的本地训练序列进行相关处理，将结果与门限比较，如果大于门限，转到步骤四；

如果小于门限，训练序列相关器输出模块产生一个控制信号传送给训练序列相位调整模块；训练序列相位调整模块根据接收的控制信号调整本地训练序列的捕获相位，并且产生本地载波相位调整信号传送给本地载波模块；本地载波模块根据接收的信号调整本地载波相位；

重复步骤二～步骤三，直到大于门限；

步骤四：训练序列同步模块将输出信号传送给并行组合扩频M-1个相关器输出模块；

组合扩频M-1个相关器输出模块按照从大到小的顺序选择出并行组合扩频M-1个序列的相关器输出值中前r-1个序列，判断r-1个序列是否都大于门限，如果小于门限，得到训练序列，完成帧同步；如果大于门限，从r-1个序列中选择最大的序列，传送给并行组合扩频逆映射模块；

并行组合扩频逆映射模块对接收到的序列进行逆映射处理，得到恢复数据。