CN105530064A - 一种基于复合码的帧标志序列设计 - Google Patents

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唐平
韩航程
张黎
卜祥元
汪柯
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Abstract

本发明公开了一种基于复合码的帧标志序列设计，以及相应的帧同步检测机制。步骤一，在通信系统发送端使用Gold序列调制m序列，生成的复合码调制一段全0序列，以此作为帧标志序列，步骤二，在通信系统接收端利用Gold序列及m序列良好的相关性能，对接收的帧标志序列和本地帧标志段序列作相关处理，采用检测判决的方法，可快速准确地实现突发数据的帧同步，同时用于数据相位解模糊及多路用户的信息识别。

Description

一种基于复合码的帧标志序列设计
技术领域
本发明属于电子技术领域，如无线通信、雷达、电子对抗等，特别涉及具有突发模式的通信系统。
背景技术
突发通信通过减少信号在空间的暴露时间可有效提高通信系统的抗截获和抗干扰能力，在军事和移动通信中具有广泛应用。突发通信采用突发方式进行数据发送，即当且仅当有数据到达的情况下才发起传输，并且在数据发送后停止传输，每次传输都有一个确定的时间。
突发通信的接收系统存在着信号捕获、同步建立的过程，并且对每一个新接收到的数据包都要解调以获得新的同步信息，此时需依靠帧标志从接收到的数据中识别帧的起始位置以建立帧同步。作为突发通信中的关键技术之一，帧同步是信息传输的前提和基础，突发通信中要求接收端快速准确地建立帧同步。对于多用户接入系统，帧标志也用于有效识别不同用户，此时帧标志序列需具备良好的自相关及互相关性能。
伪随机序列中m序列易于实现，Gold序列优选序列多，且都具有良好的伪随机性能和自相关特性，彼此之间又可以得较小的互相关幅度，易于从其它信号或干扰中分离出来。在此基础上使用二次扩频技术，即采用Gold序列对m序列进行扩频调制，生成的复合码调制一段全0或全1序列作为帧标志序列。
利用m序列和Gold序列良好的相关性能，使用二次扩频产生的复合码产生突发通信系统的帧标志序列，并采用恰当的帧同步检测机制，可快速有效地建立帧同步，同时实现数据相位解模糊及多路用户的识别，为后续数据的处理提供可靠保障。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于复合码的帧标志序列设计，以及相应的帧同步检测机制。采用本发明设计的帧标志序列，可有效实现突发通信中数据帧的位同步、多用户识别以及数据相位的校正。
为实现上述功能，本发明所采用的技术方案是：
一种基于复合码的帧标志序列设计，包括以下步骤，
步骤一，在突发通信系统的发送端，帧标志序列产生过程如下：先确定一段长度为N1的全0序列，使用长度为N2的Gold序列对其进行第一次扩频，再使用长度为N3的m序列对上述序列进行第二次扩频，生成的序列作为发送数据帧中的帧标志序列；
步骤二，在突发通信系统的接收端，帧同步检测过程如下：RAM中实时存储解调后的数据，进入捕捉态后，每次从RAM中读出1个数据，输入到移位寄存器的最低位，然后判断这个移位寄存器中数据与本地帧标志段序列的差异，即计算两者的相关值R(j)。当相关值的平方值R2(j)不低于门限V时，帧同步成功建立，进入保持态，同时根据本地帧标志段序列识别用户信息。若相关值R(j)为负值，表明解调后数据相位存在倒π现象，需作数据相位解模糊处理。
步骤一中，序列长度N1、N2、N3根据数据帧相关参数指标确定，长度为N2的Gold序列数量为(N2+2)，最多可表示(N2+2)种不同的用户信息，其中用户信息可包含不同用户、不同速率等内容。此种基于复合码的帧标志序列既适用于单用户突发通信系统，也适用于多用户突发通信系统。当用于多用户突发通信系统的帧同步时，将选取的长度为N2的不同Gold序列存储在RAM中，RAM的地址即对应不同的用户信息。
步骤二中，若发送端采用全0序列调制Gold序列，则本地帧标志段为步骤一中长度为N2的Gold序列。若发送端采用长度为N1的全1序列调制Gold序列，则此时本地帧标志段为步骤一中长度为N2的Gold序列的反码序列。在多用户突发通信系统中，根据本地帧标志段对应的RAM地址可得到该地址存储的相应Gold序列，从而识别出接收到的数据帧对应的用户、速率等信息。其中，门限V根据步骤一中Gold序列的长度N2以及信号载噪比的值设定。
本发明所达到的有益效果：本发明使用的帧标志序列及帧同步检测方案，不仅快速有效完成数据帧的同步，并且对实现用户信息的识别，包括不同用户、不同速率等内容，同时可检测出数据解调后产生的相位倒π现象并作相位解模糊处理，使帧标志序列具备多种重要功能。
附图说明
图1为帧标志序列设计方案。
图2为长度为127的Gold序列的自相关性能。
图3为长度为127的Gold序列的互相关性能。
图4为本发明对应的帧同步检测流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
一种基于复合码的帧标志序列设计，以及相应的帧同步检测机制，包括以下步骤：
步骤一，如图1所示，在突发通信系统的发送端，帧标志序列产生过程如下：先确定一段长度为N1的全0序列，使用长度为N2的Gold序列对其进行第一次扩频，再使用长度为N3的m序列对上述序列进行第二次扩频，生成的序列作为发送数据帧中的帧标志序列。长度为127的Gold序列自相关及互相关性能如图2、3所示。
序列长度N1、N2、N3根据数据帧相关参数指标确定，长度为N2的Gold序列数量为(N2+2)，最多可表示(N2+2)种不同的用户信息，其中用户信息可包含不同用户、不同速率等内容。此种基于复合码的帧标志序列既适用于单用户突发通信系统，也适用于多用户突发通信系统。当用于多用户突发通信系统的帧同步时，将选取的长度为N2的不同Gold序列存储在RAM中，RAM的地址即对应不同的用户信息。
步骤二，如图2所示，在突发通信系统的接收端，帧同步检测过程如下：RAM中实时存储解调后的数据，进入捕捉态后，每次从RAM中读出1个数据，输入到移位寄存器的最低位，然后判断这个移位寄存器中数据与本地帧标志段序列的差异，即计算两者的相关值R(j)。当相关值的平方值R2(j)不低于门限V时，帧同步成功建立，进入保持态，同时根据本地帧标志段序列识别用户信息。若相关值R(j)为负值，表明解调后数据相位存在倒π现象，需作数据相位解模糊处理。
本地帧标志段为步骤一中RAM存储的长度为N2的Gold序列。若步骤一中采用长度为N1的全1序列调制Gold序列，则此时本地帧标志段为步骤一中长度为N2的Gold序列的反码序列。帧同步检测过程中，先计算移位寄存器中数据与本地帧标志段相关的平方值R2(j)，若R2(j)不低于门限V，则可认为帧同步成功。在多用户突发通信系统中，根据此时本地帧标志段对应的RAM地址可得到该地址存储的相应Gold序列，从而识别出接收到的数据帧对应的用户、速率等信息。其中，门限V根据步骤一中Gold序列的长度N2以及信号载噪比的值设定。
综上所述，本发明所达到的有益效果：本发明使用的帧标志序列及帧同步检测方案，不仅快速有效完成数据帧的同步，并且对实现用户信息的识别，包括不同用户、不同速率等内容，同时可检测出数据解调后产生的相位倒π现象并作相位解模糊处理，使帧标志序列具备多种重要功能。

Claims (6)

1.一种基于复合码的帧标志序列设计，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，在突发通信系统的发送端，帧标志序列产生过程如下：先确定一段长度为N1的全0序列，使用长度为N2的Gold序列对其进行第一次扩频，再使用长度为N3的m序列对上述序列进行第二次扩频，生成的序列作为发送数据帧中的帧标志序列；
步骤二，在突发通信系统的接收端，帧同步检测过程如下：RAM中实时存储解调后的数据，进入捕捉态后，每次从RAM中读出1个数据，输入到移位寄存器的最低位，然后判断这个移位寄存器中数据与本地帧标志段序列的差异，即计算两者的相关值R(j)。当相关值的平方值R2(j)不低于门限V时，帧同步成功建立，进入保持态，同时根据本地帧标志段序列识别用户信息。若相关值R(j)为负值，表明解调后数据相位存在倒π现象，需作数据相位解模糊处理。
2.根据权利要求中1所述的一种基于复合码的帧标志序列设计，其特征在于：步骤一中，序列长度N1、N2、N3根据数据帧相关参数指标确定。长度为N2的Gold序列数量为(N2+2)，最多可表示(N2+2)种不同的用户信息，其中用户信息可包含不同用户、不同速率等内容。
3.根据权利要求中1所述的一种基于复合码的帧标志序列设计，其特征在于：步骤一中，此种基于复合码的帧标志序列既适用于单用户突发通信系统，也适用于多用户突发通信系统。当用于多用户突发通信系统的帧同步时，将选取的长度为N2的不同Gold序列存储在RAM中，RAM的地址即对应不同的用户信息。
4.根据权利要求中1所述的一种新的帧标志序列设计，其特征在于：步骤二中本地帧标志段为步骤一中长度为N2的Gold序列；步骤一中也可采用长度为N1的全1序列调制Gold序列，则此时本地帧标志段为步骤一中长度为N2的Gold序列的反码序列。
5.根据权利要求中1所述的一种新的帧标志序列设计，其特征在于：步骤二中门限V根据Gold序列的长度N2以及信号载噪比的值设定。
6.根据权利要求中1所述的一种新的帧标志序列设计，其特征在于：在多用户突发通信系统中，帧同步成功后，根据此时本地帧标志段对应的RAM地址可得到该地址存储的相应Gold序列，从而识别出接收到的数据帧对应的用户、速率等信息。
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