CN105049079A - 一种基于平方相关的扩频码同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于平方相关的扩频码同步方法，利用信号的自相关函数的特性，通过平方运算对扩频信号和本地PN码序列信号分别进行信号调整，在滑动相关解扩的基础上对调整后的扩频信号和PN码序列信号进行相关运算，并将获得的相关值进行二次门限判决，根据判决结果进行PN码相位移位步长的调整，直到满足阈值条件，实现扩频码的同步。本发明的同步方法通过在信号处理过程中增加平方运算过程，去除了信号符号对相关运算结果的影响，减少了运算时间，提高了同步效率；通过增加二次门限判决和正反向移位模块，减少了同步过程中的移位次数，进一步提高了同步效率，并能够保证同步精度，能够满足通信系统的需求。

Description

一种基于平方相关的扩频码同步方法

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种直接序列扩频通信系统中扩频码同步的方法。

背景技术

直接序列扩频通信是将基带信号的频谱通过伪随机序列(PN码)扩展到宽频带，然后进行传输的一种系统，具有抗干扰能力强、截获率低、通信隐蔽性好等优点，已成为通信领域的一个重要发展方向，目前已被广泛的应用于军事通信、民用通信、测距及测速等领域。

扩频码的同步是通信系统中的关键技术，只有在完成同步以后才能对数据进行接收和处理。常用的同步方法有匹配滤波器法、滑动相关法等，由于匹配滤波器法实现复杂，资源占用率高，在工程应用中使用较少，而滑动相关法结构简单，成本低，在实际工程中得到了广泛应用。

如图1所示，滑动相关法是利用信号的自相关特性，在不考虑噪声的情况下，当接收的信号序列与本地PN码序列相位相差小于半个码片周期时，其相关输出将会有一个明显的峰值，而在相位相差较大时，相关输出为0。

如图2所示，滑动相关法的原理为：首先将接收信号与本地PN码发生器生成的伪随机码相乘，然后通过一个相关积分器完成相关操作，再把相关积分的结果R送入门限判决器(门限设置为C)进行判决，如果R＜C，则按顺序控制本地VCO时钟，改变PN码发生器产生的PN码的相位，继续进行判决直到相关值R≥C，完成PN码的同步。

滑动相关法相比匹配滤波器法结构简单，但由于相关运算受信号符号的影响，存在正相关、负相关的情况，使得利用滑动相关法进行同步时，每次移位后都要进行多次相关运算并去除符号的影响，之后对相关运算的结果进行积分运算获得相关值，进一步进行门限判决来完成同步过程，以致运算过程复杂，同步效率降低；其次，滑动相关法通常只通过一个门限进行判决，根据判决结果进行移位，每次只能单次移位，移位次数较多，同步时间较长，在长码扩频通信中该问题尤为突出。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明在滑动相关法的基础上，提出了一种基于平方相关的扩频码同步方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于平方相关的扩频码同步方法，利用信号的自相关函数的特性，通过平方运算对扩频信号和本地PN码序列信号分别进行信号调整，在滑动相关解扩的基础上对调整后的扩频信号和PN码序列信号进行相关运算，并将获得的相关值进行二次门限判决，根据判决结果进行PN码相位移位步长的调整，直到满足阈值条件，实现扩频码的同步。

上述基于平方相关的扩频码同步方法，具体包括以下步骤：

步骤(1)，设定两个门限判决模块的门限值分别为C1和C2，其中，C1＜C2；

步骤(2)，对采集信号和本地PN码信号进行平方运算，去除符号影响；

步骤(3)，将平方后的信号和本地PN码信号送入相关器进行相关运算，求得相关值R；

步骤(4)，将相关值R送入第一门限判决模块，并与门限值C1进行比较，如果R＜C1，说明采集信号与本地PN码序列的相位相差较大，对由VCO控制的PN码序列进行大步长移位，同时跳转到步骤(2)，重新进行相关运算和门限判决，直至相关值R≥C1；

步骤(5)，如果第一门限判决模块的判决结果为R≥C1，说明此时采集信号与本地PN码序列的相位相差较小，相关值在上升或者下降过程中，将相关值R送入第二门限判决模块，并与门限值C2进行比较，如果R＜C2，将相关值R送入正反向移位判决模块进行小步长移位方向判决并重新跳转到步骤(2)进行相关运算、门限判决，直至相关值R≥C2；

步骤(6)，正反向移位判决模块中保存上次的相关值R’，将相关值R与上次相关值R’进行比较，如果R＜R’，说明相关值R在下降过程中，由VCO控制本地PN码序列进行小步长反向移位；如果R≥R’，说明相关值R在上升过程中，由VCO控制本地PN码序列进行小步长正向移位；

步骤(7)，如果步骤(5)中判决结果为R≥C2，说明采集信号与本地PN码序列的相位已经完成同步，捕获完成，可进入后续同步跟踪环节进行后续处理。

本发明的有益效果是：

(1)通过在信号处理过程中增加平方运算过程，去除了信号符号对相关运算结果的影响，减少了运算时间，提高了同步效率；

(2)通过增加二次门限判决和正反向移位模块，减少了同步过程中的移位次数，进一步提高了同步效率，并能够保证同步精度，能够满足通信系统的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为信号自相关函数特性示意图；

图2为现有的滑动相关法原理框图；

图3为本发明基于平方相关的扩频码同步方法原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的方法利用信号的自相关函数的特性，采用一种基于平方相关的扩频码同步方法，通过平方运算对扩频信号和本地PN码序列信号分别进行信号调整，在滑动相关解扩的基础上对调整后的扩频信号和PN码序列信号进行相关运算，并将获得的相关值进行二次门限判决，根据判决结果进行PN码相位移位步长的调整，直到满足阈值条件，实现扩频码的同步。

下面结合附图对本发明基于平方相关的扩频码同步方法进行详细说明。

如图3所示，本发明的方法在传统的滑动相关法的结构上增加了平方运算、二次门限判决模块以及正反向移位判决模块，详细的信号处理过程如下：

步骤(1)，设定两个门限判决模块的门限值分别为C1和C2，其中，C1＜C2；

步骤(2)，对采集信号和本地PN码信号进行平方运算，去除符号影响；

步骤(3)，将平方后的信号和本地PN码信号送入相关器进行相关运算，求得相关值R；

步骤(4)，将相关值R送入第一门限判决模块1，并与门限值C1进行比较，如果R＜C1，说明采集信号与本地PN码序列的相位相差较大，对由压控振荡器VCO控制的PN码序列进行大步长移位，同时跳转到步骤(2)，重新进行相关运算和门限判决，直至相关值R≥C1；

步骤(5)，如果第一门限判决模块1的判决结果为R≥C1，说明此时采集信号与本地PN码序列的相位相差较小，此时相关值在上升或者下降过程中，此时将相关值R送入第二门限判决模块2，并与门限值C2进行比较，如果R＜C2，将相关值R送入正反向移位判决模块进行小步长移位方向判决并重新跳转到步骤(2)进行相关运算、门限判决，直至相关值R≥C2；

步骤(6)，正反向移位判决模块中保存上次的相关值R’，将相关值R与上次相关值R’进行比较，如果R＜R’，说明相关值R在下降过程中，可由VCO控制本地PN码序列进行小步长反向移位；如果R≥R’，说明相关值R在上升过程中，可由VCO控制本地PN码序列进行小步长正向移位；

步骤(7)，如果步骤(5)中判决结果为R≥C2，说明采集信号与本地PN码序列的相位已经完成同步，捕获完成，可进入后续同步跟踪环节进行后续处理。

本发明在滑动相关法的基础上，提出了基于平方相关的扩频码同步方法，首先在信号与本地PN相关之前对信号进行平方处理，去除了符号的影响，每次只需要进行一次相关即可获得相关值与判决门限进行比较；在门限判决环节，将现有技术中的单一判决更改为二次判决，并将门限值设置为C1和C2(C1＜C2)，根据与C1和C2的比较结果决定移位步长，通过大步长移位，可缩短同步时间，提高同步效率，并可通过小步长移位保证同步精度。

本发明的同步方法通过在信号处理过程中增加平方运算过程，去除了信号符号对相关运算结果的影响，减少了运算时间，提高了同步效率；通过增加二次门限判决和正反向移位模块，减少了同步过程中的移位次数，进一步提高了同步效率，并能够保证同步精度，能够满足通信系统的需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于平方相关的扩频码同步方法，其特征在于，利用信号的自相关函数的特性，通过平方运算对扩频信号和本地PN码序列信号分别进行信号调整，在滑动相关解扩的基础上对调整后的扩频信号和PN码序列信号进行相关运算，并将获得的相关值进行二次门限判决，根据判决结果进行PN码相位移位步长的调整，直到满足阈值条件，实现扩频码的同步。

2.如权利要求1所述的一种基于平方相关的扩频码同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，设定两个门限判决模块的门限值分别为C1和C2，其中，C1＜C2；

步骤(2)，对采集信号和本地PN码信号进行平方运算，去除符号影响；

步骤(3)，将平方后的信号和本地PN码信号送入相关器进行相关运算，求得相关值R；

步骤(4)，将相关值R送入第一门限判决模块，并与门限值C1进行比较，如果R＜C1，说明采集信号与本地PN码序列的相位相差较大，对由VCO控制的PN码序列进行大步长移位，同时跳转到步骤(2)，重新进行相关运算和门限判决，直至相关值R≥C1；

步骤(5)，如果第一门限判决模块的判决结果为R≥C1，说明此时采集信号与本地PN码序列的相位相差较小，相关值在上升或者下降过程中，将相关值R送入第二门限判决模块，并与门限值C2进行比较，如果R＜C2，将相关值R送入正反向移位判决模块进行小步长移位方向判决并重新跳转到步骤(2)进行相关运算、门限判决，直至相关值R≥C2；

步骤(6)，正反向移位判决模块中保存上次的相关值R’，将相关值R与上次相关值R’进行比较，如果R＜R’，说明相关值R在下降过程中，由VCO控制本地PN码序列进行小步长反向移位；如果R≥R’，说明相关值R在上升过程中，由VCO控制本地PN码序列进行小步长正向移位；

步骤(7)，如果步骤(5)中判决结果为R≥C2，说明采集信号与本地PN码序列的相位已经完成同步，捕获完成，可进入后续同步跟踪环节进行后续处理。