CN107026810A - 突发直扩系统及其突发直扩波形的伪码同步方法 - Google Patents

突发直扩系统及其突发直扩波形的伪码同步方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107026810A
CN107026810A CN201710051660.6A CN201710051660A CN107026810A CN 107026810 A CN107026810 A CN 107026810A CN 201710051660 A CN201710051660 A CN 201710051660A CN 107026810 A CN107026810 A CN 107026810A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
pseudo
phase
synchronizer
code
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710051660.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张海涛
卢建川
吴世奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Electronic Technology Institute No 10 Institute of Cetc
Original Assignee
Southwest Electronic Technology Institute No 10 Institute of Cetc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Electronic Technology Institute No 10 Institute of Cetc filed Critical Southwest Electronic Technology Institute No 10 Institute of Cetc
Priority to CN201710051660.6A priority Critical patent/CN107026810A/zh
Publication of CN107026810A publication Critical patent/CN107026810A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2657—Carrier synchronisation
    • H04L27/2659—Coarse or integer frequency offset determination and synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7073—Synchronisation aspects
    • H04B1/7075—Synchronisation aspects with code phase acquisition
    • H04B1/7077—Multi-step acquisition, e.g. multi-dwell, coarse-fine or validation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7073—Synchronisation aspects
    • H04B1/7087—Carrier synchronisation aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2656—Frame synchronisation, e.g. packet synchronisation, time division duplex [TDD] switching point detection or subframe synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2689—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation
    • H04L27/2695—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation with channel estimation, e.g. determination of delay spread, derivative or peak tracking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H04L2027/0024—Carrier regulation at the receiver end
    • H04L2027/0026—Correction of carrier offset

Abstract

本发明公开了一种突发直扩系统及其突发直扩波形的伪码同步方法。利用本发明可以显著缩短突发直扩信号的捕获跟踪收敛时间，且具有较高的频偏估计精度。本发明通过下述技术方案予以实现：在信号调制系统中，用户数据经过加扰、信道编码后，在其之前添加一段特定的前导数据，用于完成信号捕获与同步；在信号解调系统中，数字基带信号经过伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器完成信号捕获、伪码相位粗同步、频偏粗补偿，粗同步信号分别经过伪码相位、载波相位同步环路完成信号精同步，精同步信号经过帧同步器确定标识信息与用户数据段的起始位置后，经过信道译码、解扰后还原出用户数据。

Description

突发直扩系统及其突发直扩波形的伪码同步方法
技术领域
本发明涉及一种突发模式下基于直扩信号波形的高动态微弱目标捕获跟踪方法，尤其是在收发信机高速相对运动的高动态场景下，针对大多普勒频偏与时钟偏移对直扩信号的影响，完成对伪码相位、载波相位的快速捕获与信号同步跟踪的方法。
背景技术
扩频技术是通信领域中广泛应用的一项技术。由于扩频通信抗干扰能力强、截获概率低、抗多径和保密性好等特点，在卫星通信、移动通信系统中得到了大量的应用，其中以直接序列扩频系统的应用最为广泛。扩频设备使用过程中,能否快速准确地解调出数据,关键在于伪码的捕获速度和精度。随着测控领域对数据保密性的要求不断提高,在扩频伪码长度的选取上不断增加,这无疑提高了实时性捕获的难度。
同步是通信系统中一个重要的实际问题。同步主要涉及载波同步与位同步。当采用同步解调或相干检测时,接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波，这个相干载波的获取就称为载波同步。位同步的目的是为了选取信号判决的最佳采样点，降低符号间干扰。载波同步、位同步的误差将直接影响解调的性能，它不仅会引起信噪比的下降，而且可能引起信号波形的畸变，使误码率增大。
在扩频系统中被用作扩频序列的伪随机码(PN码)是类似于白噪声统计特性的随机序列,它的同步是实现扩频通信系统的关键。伪码同步过程一般包括捕获和跟踪两个阶段。捕获过程是跟踪过程的前提，作用是实现本地扩频序列与所接收信号的伪码相位误差在一个码片内。传统的伪码捕获是通过相关运算和能量检测来完成的，当相关器输出一个能量峰值且超过门限时，说明输入信号伪码相位和本地伪码相位一致。在卫星通信、航天测控系统中，搭载通信终端的飞行器通常处于高速运动环境中，且运动状态不稳定，动态变化大。在高动态环境下，由于接收机与发射机之间通常存在很高的径向速度，使得接收信号的载波频率随时间发生变化，扩频信号存在几十kHz甚至几百kHz的多普勒频偏。大多普勒频偏会对扩频信号的捕获造成影响，带有频偏的输入信号进入相关器，会导致相关峰急剧下降。成功实现伪码捕获过程的一个必要前提是获得输入信号载波频偏的近似值，而搜索载波频偏近似值的过程使得伪码捕获的难度大大增加。为了达到多普勒频偏捕获精度，需要较长的积分时间，这与捕获时间短之间是一对矛盾体。在低信噪比的条件下，需要累加多个周期的伪码来改善信噪比，但在采用相干累加方式的情况下，累加长度的增加又会造成分析带宽的变窄，而这又与大捕获带宽这一系统要求相矛盾。高动态扩频信号的捕获过程实际上是对接收信号载波多普勒频偏和伪码相位的一个二维搜索过程，伪码捕获需在整个码相位及频域上以固定间隔进行二维搜索。在伪码捕获的问题上,国内外提出了许多适应在不同环境下的伪码捕获方法，常用的伪码捕获方法主要包括串行捕获法、并行捕获法、匹配滤波器法和基于FFT的快速捕获法等。串行捕获方法实现简单，捕获速度慢，主要应用于伪码周期短、对捕获时间要求不高的情况下；并行捕获方法实现结构复杂，主要应用于低信噪比、对捕获时间要求高的情况下。上述方法对高动态情况下的伪码捕获性能均不理想。
目前使用的直扩系统接收机大多使用在低动态、低码片速率的环境中,在高动态、低信噪比环境中,尤其是在高码片速率、伪码长度较长的情况下,一般性能的扩频接收机就无法满足需求。长期以来,低信噪比、高动态场景下的直扩信号捕获一直是该领域的一个研究难点。微弱直扩信号的捕获有赖于长时间积累以提高检测前的信噪比。在突发短数据通信系统中，高动态低信噪比条件下，伪码的捕获时间直接决定了系统容量。因此，伪码的快速捕获与跟踪具有重要意义。高动态场景下直扩信号的同步主要涉及两个方面：伪码同步和载波同步。高动态场景下直扩信号同步主要存在以下问题：高速相对运动会带来较大的多普勒频偏、频偏变化率及时钟误差。多普勒频偏使得接收码与本地码的相关性下降，信号解扩后信噪比降低，当频偏与符号速率可比拟时，相关峰甚至会淹没于噪声中，严重影响伪码的捕获概率与捕获时间；运动状态的变化引起多普勒频偏变化，影响符号的相位及信号的解调；运动状态的变化还会造成收发时钟不同步，且具有时变特性，影响伪码相位同步。
近几年得到高度重视的小卫星系统,其中一项关键技术就是实现地面用户与卫星之间的CDMA突发传输。在高动态、大频偏、低信噪比的环境中,突发直扩系统在极低信噪比下载波估计精度和范围不能兼顾，要完成直扩信号的可靠捕获比较困难。传统的匹配滤波法,为了累积到足够的信噪比需要的硬件复杂度较大,且随着匹配长度的增加,相关器输出受频偏的影响增大。为了实现对一帧突发信号的正确解调,要在规定的导频序列长度内通过有限次调整完成伪码相位同步与载波相位同步,否则将造成后续用户数据的丢失,导致解调失败。锁频环(FLL)+锁相环(PLL)是一种常用的,可以校正大频偏的载波同步方法,接收机通过一个锁相环(PLL)获取并跟踪导频分量,但它常用于对同步时间要求不高的连续通信系统。经过仿真发现所需要的环路调整次数大于导频序列长度，收敛速度不够快,无法满足指标。由于突发直接序列扩频通信系统大多工作在极低信噪比条件下,在可用的导频开销受限时,快速、有效的载波同步方法成为制约突发直接序列扩频系统性能的关键因素。
发明内容
本发明目的是针对上述现有技术存在的不足之处，尤其是突发直扩系统在极低信噪比下载波估计精度和范围不能兼顾的问题，提供一种资源占用少，捕获时间短，适用于高动态情况下的突发直扩系统及其直扩波形快速捕获与信号同步跟踪方法，以显著缩短收敛时间，且具有较高的频偏估计精度。
本发明的上述目的可以通过以下措施来达到：一种突发直扩系统,包括信号调制系统、信号解调系统，其中，信号调制系统包含顺次串联的加扰器101、信道编码器102、符号映射器103、扩频器104、组帧器105、成型滤波器106和I/Q正交调制器107构成的信号调制电路，信号解调系统包含顺次串联的I/Q正交解调器108、低通滤波器109、A/D采样器110、匹配滤波器111、伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112、伪码相位精同步器113、载波相位精同步器114、帧同步器115、信道译码器116和解扰器117构成的信号解调电路。其特征在于：在信号调制系统中，用户数据通过加扰器101和信道编码器102与分别经过各自的符号映射器103和扩频器104的前导数据共同通过组帧器105，经发送端的成型滤波器106与I/Q正交调制器107形成信号调制系统发射端的射频信号；该射频信号送入信号解调系统，顺次通过I/Q正交解调器108、低通滤波器109、A/D采样器110和接收端的匹配滤波器111形成数字基带信号，数字基带信号经过伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112完成伪码相位的捕获与粗同步，同时完成载波频偏的粗估计与粗补偿，粗同步后的信号依次经过伪码相位精同步器113、载波相位精同步器114完成伪码相位、载波相位跟踪，精同步信号经过帧同步器115确定标识信息与用户数据段的起始位置后，将数据段的用户数据送入信道译码器116进行信道译码，再经解扰器117解扰还原出用户数据。
一种使用上述突发直扩系统的突发直扩波形的伪码同步方法，其特征在于包括如下步骤：在收发信机高速相对运动的高动态场景下，突发直接序列扩频通信系统采用基于快速傅里叶变换FFT的分段匹配滤波，伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112利用突发直扩波形前导段训练序列完成伪码的捕获，信号解调系统接收端的A/D信号经过分段匹配滤波器匹配滤波，伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112统计基于FFT的分段匹配滤波器输出的相关峰最大值与均值，将最大值/均值的值与阈值比较，判断是否满足信号捕获条件；根据相关峰最大值出现的码相位位置进行伪码相位粗同步，根据相关峰最大值出现的FFT通道位置进行粗频偏估计与补偿；再针对高速相对运动引起的伪码相位、载波相位的时变特性，采用伪码相位精同步器113与载波相位精同步器114分别进行跟踪锁定；当伪码相位精同步器113与载波相位精同步器114的环路收敛后，载波相位精同步器114的输出即为解扩后的同步信号，经过帧同步器115帧同步，信道译码器116信道译码，解扰器117解扰还原出用户数据。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
结构简单。本发明采用信号调制系统、信号解调系统，完成直扩波形快速捕获与跟踪,结构简单。
资源占用少，捕获时间短。本发明在收发信机高速相对运动的高动态场景下，采用基于快速傅里叶变换FFT的分段匹配滤波，利用前导段训练序列完成伪码的捕获，快速完成针对突发直扩波形的伪码粗同步及频偏粗同步，可以减少前导段资源占用，缩短捕获时间，提高系统容量，与传统的串行搜索技术相比，缩短了捕获时间，与并行搜索技术相比，节省了硬件资源。
可以显著缩短收敛时间。本发明针对高速相对运动引起的伪码相位、载波相位的时变特性，采用伪码相位跟踪环路与载波相位跟踪环路分别进行跟踪锁定，以上环路基于捕获阶段获得伪码粗同步及频偏粗估计信息，可以明显缩短收敛时间，伪码相位跟踪环路与载波相位跟踪环路相互独立，各自实现结构简单，伪码相位跟踪环路对频偏、相位误差要求低，在伪码及频偏粗同步后即可正常工作，载波相位跟踪环路启动始于伪码相位跟踪环路收敛后，避免了伪码相位误差对载波相位估计的影响。上述设计保证了高动态情况下对突发直扩波形的快速捕获与精确跟踪，充分获得扩频增益。
具有较高的频偏估计精度。本发明采用基于快速傅里叶变换FFT的分段匹配滤波，载波相位捕获与粗同步器112根据相关峰最大值出现的FFT通道位置进行粗频偏估计与补偿,能有效地消除动态的影响,大幅减小载波相位精同步器114所需的环路带宽，缩短环路收敛时间，提高环路收敛精度。理论分析和仿真结果表明：在极低信噪比和导频数目一定的条件下,采用本发明的信号同步算法性能接近修正克拉美罗界,接近理想同步的误比特率性能。
本发明特别适合应用于高动态突发直扩波形系统的接收机设计中，用于快速完成伪码同步与载波同步。
附图说明
图1为本发明突发直接序列扩频通信系统工作原理图。
图2为图1信号调制系统采用的突发波形帧结构的示意图。
图3为图1信号解调系统的工作流程图。
图4为图1伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器的原理示意图。
图5为图4阈值比较同步判决过程的工作流程图。
图6为图1伪码相位精同步器的原理示意图。
图7为图1载波相位精同步器的原理示意图。
图中：101加扰器、102信道编码器、103符号映射器,104扩频器,105组帧器，106成型滤波器，107I/Q正交调制器，108I/Q正交解调器、109低通滤波器、110A/D采样器、111匹配滤波器、112伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器、113伪码相位精同步器、114载波相位精同步器、115帧同步器，116信道译码器，117解扰器。
具体实施方式
参阅图1。在以下描述的实施例中，直接序列扩频通信系统，包括信号调制系统、信号解调系统，其中，信号调制系统包含顺次串联的加扰器101、信道编码器102、符号映射器103、扩频器104、组帧器105、成型滤波器106和I/Q正交调制器107构成的信号调制电路，信号解调系统包含顺次串联的I/Q正交解调器108、低通滤波器109、A/D采样器110、匹配滤波器111、伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112、伪码相位精同步器113、载波相位精同步器114、帧同步器115、信道译码器116和解扰器117构成的信号解调电路。在信号调制系统中，用户数据通过加扰器101和信道编码器102与分别经过各自符号映射103和扩频器104的前导数据共同通过组帧器105，经发送端的成型滤波器106与I/Q正交调制器107形成信号调制系统发射端的射频信号；该射频信号送入信号解调系统，顺次通过I/Q正交解调器108、低通滤波器109、A/D采样器110和接收端的匹配滤波器111形成数字基带信号，数字基带信号经过伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112完成伪码相位的捕获与粗同步，同时完成载波频偏的粗估计与粗补偿，粗同步后的信号依次经过伪码相位精同步器113、载波相位精同步器114完成伪码相位、载波相位跟踪，精同步信号经过帧同步器115确定标识信息与用户数据段的起始位置后，将数据段的用户数据送入信道译码器116进行信道译码，再经解扰器117解扰还原出用户数据。
参阅图2。信号调制系统的突发直扩波形的一个物理帧由前导段和数据段组成，其中，前导段由顺次排列的训练同步字、帧同步字和标识信息字共三部分组成，三部分采用一致的扩频码，调制方式采用BPSK。前导段和数据段的扩频码可采用一致的扩频码，也可采用独立的扩频码。数据段由N个数据子帧组成，且N≥1，其中，数据子帧采用一致的扩频码，调制方式采用BPSK或QPSK。
参阅图3。在收发信机高速相对运动的高动态场景下，采用基于快速傅里叶变换FFT的分段匹配滤波器，利用突发直扩波形前导段训练序列完成伪码的捕获，捕获完成后，获得伪码相位粗同步与载波频偏粗同步获得载波频偏粗估计并进行频偏粗补偿；然后针对高速相对运动引起的伪码相位、载波相位的时变特性，采用伪码相位跟踪环路与载波相位跟踪环路分别进行跟踪锁定；当伪码相位跟踪环路、载波相位跟踪环路收敛后，环路输出供后续译码、解扰。信号解调系统的工作流程如下：
步骤1、信号调制系统的A/D信号经过匹配滤波器111匹配滤波；
步骤2、伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112判断是否满足信号捕获条件，即判断伪码相位、载波频偏粗估计是否完成，如果是执行步骤3进行伪码相位粗同步、频偏粗补偿；如果不是则进行伪码相位、载波频偏捕获与粗同步，伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112统计基于FFT的分段匹配滤波器输出的相关峰最大值与均值，将相关峰最大值/均值与阈值比较，返回执行步骤2，判断是否满足信号捕获条件；
步骤3、伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112根据相关峰最大值出现的码相位位置进行伪码相位粗同步，根据相关峰最大值出现的FFT通道位置进行粗频偏估计与补偿；
步骤4、伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112完成信号粗同步之后，伪码相位精同步器113对信号进行伪码相位跟踪，并判断是否达到伪码相位跟踪环路收敛时间，如果是执行步骤5，进行载波相位环路跟踪，如果不是返回步骤4继续进行伪码相位跟踪；
步骤5、载波相位精同步器114对伪码相位精同步信号进行载波相位跟踪，并判断是否达到载波相位跟踪环路收敛时间，如果是执行步骤6，进行帧同步字检测，如果不是返回步骤5继续进行载波相位跟踪；
步骤6、载波相位精同步完成以后，帧同步器115开始帧同步字检测，判断是否检测到帧同步字，如果是信道译码器116进行信道译码，解扰器117进行数据解扰，还原出用户数据，如果不是帧同步器115判断是否超出帧同步字检测时间，如果是则返回步骤2重新进行伪码相位、载波相位粗同步，如果不是返回步骤6继续执行帧同步字检测。
参阅图4。伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112的输入信号是经匹配滤波器111后的数字信号序列{rn,k}，n＝0,1,...；k＝0,1,...,NSample-1；n为码片序号，k为一个码片内的采样点序号，NSample为过采样倍数，NSample≥4。伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112将上述接收到的数字信号序列送入FIFO队列，并与本地相关序列进行部分相关输出NI个相关值，其中，部分匹配滤波器分为NI段，每段长NL，NLNI＝pNPN(p＝1,2,...)，NPN为扩频序列长度，p为处理增益。FFT模块对相关结果进行NFFT点FFT，NFFT＝qNI(q＝1,2,...)，参数q控制粗频偏估计的精度，如果NFFT>NI，则FFT模块对相关结果补零后再进行NFFT点FFT。每次FIFO队列更新，FFT模块进行一次FFT运算，即FFT模块以RSample的速率输出频域相关值，RSample为采样速率。阈值比较同步判决模块对频域相关值进行阈值比较同步判决，完成伪码相位粗同步点定位、粗频偏估计值，粗频偏补偿模块根据粗频偏估计对{rn,k}进行粗频偏补偿，输出经过粗频偏补偿的序列{yn,k}。
参阅图5。阈值比较同步判决的输入为FFT模块输出NFFT点频域相关值，阈值比较同步判决模块过程以前导段训练序列的一个PN序列长度为周期，分段统计基于FFT的分段匹配滤波器的NFFT个通道的相关峰最大值ηm与均值μm，{nm,km,nFFT,m}记录相关峰最大值出现的码相位位置和FFT通道位置，相关峰最大值与均值的比值ηm/μm与阈值ζ比较，如果超过阈值ηm/μm＞ζ，则将有效峰值计数器cntArr加1，另外，记录峰值码相位位置的计数器cntt根据峰值出现的码相位位置{nm,km}将cntt(t＝(nm-1)NSample+km)加1，记录峰值FFT通道位置的计数器cntf根据峰值出现的FFT通道位置{nFFT,m}将cntf(f＝nFFT,m)加1；如果关峰最大值与均值的比值ηm/μm≤ζ，则将计数器cntArr、cntt、cntf置零。如果有效峰值计数器cntArr达到阈值NArr(即阈值比较同步判决连续检测到NArr个有效相关峰时)，伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器112捕获到突发信号，并选取相关峰最大值出现次数最多的伪码相位采样点位置作为伪码相位粗同步点选取相关峰最大值出现次数最多的FFT通道位置做粗频偏估计
其中,否则返回，阈值比较同步判决继续统计相关峰的最大值ηm与均值μm，记录相关峰最大值出现的码相位位置、FFT通道位置{nm,km,nFFT,m}。
参阅图6。伪码相位精同步器113采用伪码相位跟踪环路，伪码相位跟踪环路输入信号为经过粗频偏补偿后的信号，经过抽取器抽取后输出速率为4倍码片速率的序列，抽取后信号通过内插滤波器进行内插输出2倍码片速率的内插序列，内插序列与本地码产生器产生的本地PN码通过相关器，分别得到伪码相位同步点及其前后半个码片的相关值，送入定时误差估计模块计算定时误差，定时误差估计结果通过环路滤波器和数字控制振荡器NCO反馈至内插滤波器，更新内插滤波器的内插系数。当伪码相位跟踪环路收敛后，相关器输出的相关值即为解扩后的位同步信号。
参阅图7。载波相位精同步器114采用载波相位跟踪环路，载波相位跟踪环路输入信号为伪码相位跟踪环路的输出。根据数字控制振荡器NCO的当前相位，对输入信号做相位补偿，根据相位补偿后信号的实部和虚部进行鉴相，通过环路滤波器、数字控制振荡器NCO更新下一时刻的相位，直到完成载波相位锁定。

Claims (10)

1.一种突发直扩系统,包括信号调制系统和信号解调系统，其特征在于：在信号调制系统中，用户数据通过加扰器(101)和信道编码器(102)与分别经过各自的符号映射器(103)和扩频器(104)的前导数据共同通过组帧器(105)，经发送端的成型滤波器(106)与I/Q正交调制器(107)形成信号调制系统发射端的射频信号；该射频信号送入信号解调系统，顺次通过I/Q正交解调器(108)、低通滤波器(109)、A/D采样器(110)和接收端的匹配滤波器(111)形成数字基带信号，数字基带信号经过伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器(112)完成伪码相位的捕获与粗同步，同时完成载波频偏的粗估计与粗补偿，粗同步后的信号依次经过伪码相位精同步器(113)、载波相位精同步器(114)完成伪码相位、载波相位跟踪，精同步信号经过帧同步器(115)确定标识信息与用户数据段的起始位置后，将数据段的用户数据送入信道译码器(116)进行信道译码，再经解扰器(117)解扰还原出用户数据。
2.如权利要求1所述的突发直扩系统,包括信号调制系统和信号解调系统，其特征在于：信号调制系统包含顺次串联的加扰器(101)、信道编码器(102)、符号映射器(103)、扩频器(104)、组帧器(105)、成型滤波器(106)和I/Q正交调制器(107)构成的信号调制电路；信号解调系统包含顺次串联的I/Q正交解调器(108)、低通滤波器(109)、A/D采样器(110)、匹配滤波器(111)、伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器(112)、伪码相位精同步器(113)、载波相位精同步器(114)、帧同步器(115)、信道译码器(116)和解扰器(117)构成的信号解调电路。
3.如权利要求1所述的突发直扩系统,包括信号调制系统和信号解调系统，其特征在于：信号调制系统的突发直扩波形的一个物理帧由前导段和数据段组成，其中，前导段由顺次排列的训练同步字、帧同步字和标识信息字共三部分组成，三部分采用一致的扩频码，调制方式采用双相移相键控BPSK。
4.如权利要求3所述的突发直扩系统,包括信号调制系统和信号解调系统，其特征在于：前导段和数据段的扩频码采用一致的扩频码或独立的扩频码。
5.如权利要求4所述的突发直扩系统,包括信号调制系统和信号解调系统，其特征在于：数据段由N个数据子帧组成，且N≥1，其中，数据子帧采用一致的扩频码，调制方式采用双相移相键控BPSK或四相相移键控QPSK。
6.如权利要求1或2所述的突发直扩系统,包括信号调制系统和信号解调系统，其特征在于：伪码相位精同步器(113)采用伪码相位跟踪环路，伪码相位跟踪环路输入信号为经过粗频偏补偿后的信号，经过抽取器抽取后输出速率为4倍码片速率的序列，抽取后信号通过内插滤波器进行内插输出2倍码片速率的内插序列，内插序列与本地码产生器产生的本地PN码通过相关器，分别得到伪码相位同步点及其前后半个码片的相关值，送入定时误差估计模块计算定时误差，定时误差估计结果通过环路滤波器和数字控制振荡器NCO反馈至内插滤波器，更新内插滤波器的内插系数；当伪码相位跟踪环路收敛后，相关器输出的相关值即为解扩后的位同步信号。
7.如权利要求1或2所述的突发直扩系统,包括信号调制系统和信号解调系统，其特征在于：载波相位精同步器(114)采用载波相位跟踪环路，载波相位跟踪环路输入信号为伪码相位跟踪环路的输出；根据数字控制振荡器NCO的当前相位，对输入信号做相位补偿，根据相位补偿后信号的实部和虚部进行鉴相，通过环路滤波器、数字控制振荡器NCO更新下一时刻的相位，直到完成载波相位锁定。
8.一种使用如权利要求1所述突发直扩系统的突发直扩波形的伪码同步方法，其特征在于包括如下步骤：在收发信机高速相对运动的高动态场景下，突发直接序列扩频通信系统采用基于快速傅里叶变换FFT的分段匹配滤波，伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器(112)利用突发直扩波形前导段训练序列完成伪码的捕获，信号解调系统接收端的A/D信号经过分段匹配滤波器匹配滤波，伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器(112)统计基于FFT的分段匹配滤波器输出的相关峰最大值与均值，将最大值/均值的值与阈值比较，判断是否满足信号捕获条件；根据相关峰最大值出现的码相位位置进行伪码相位粗同步，根据相关峰最大值出现的FFT通道位置进行粗频偏估计与补偿；再针对高速相对运动引起的伪码相位、载波相位的时变特性，采用伪码相位精同步器(113)与载波相位精同步器(114)分别进行跟踪锁定；当伪码相位精同步器(113)与载波相位精同步器(114)的环路收敛后，载波相位精同步器(114)的输出即为解扩后的同步信号，经过帧同步器(115)帧同步，信道译码器(116)信道译码，解扰器(117)解扰还原出用户数据。
9.如权利要求8所述突发直扩系统的突发直扩波形的伪码同步方法，其特征在于：在信号解调系统，信号调制系统的A/D信号经过匹配滤波器(111)匹配滤波；伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器(112)判断是否满足信号捕获条件，即判断伪码相位、载波频偏粗估计是否完成，如果是，伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器(112)根据相关峰最大值出现的码相位位置进行伪码相位粗同步，根据相关峰最大值出现的FFT通道位置进行粗频偏估计与补偿；完成伪码相位粗同步和频偏粗补偿；如果不是，则进行伪码相位、载波频偏捕获与粗同步，伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器(112)统计基于FFT的分段匹配滤波器输出的相关峰最大值与均值，将相关峰最大值/均值与阈值比较，返回判断是否满足信号捕获条件。
10.如权利要求9所述突发直扩系统的突发直扩波形的伪码同步方法，其特征在于：伪码相位、载波频偏捕获与粗同步器(112)完成信号粗同步之后，伪码相位精同步器(113)对信号进行伪码相位跟踪，并判断是否达到伪码相位跟踪环路收敛时间，如果是，载波相位精同步器(114)对伪码相位精同步信号进行载波相位跟踪，并判断是否达到载波相位跟踪环路收敛时间，如果是，帧同步器(115)开始帧同步字检测，判断是否检测到帧同步字，如果是，信道译码器(116)进行信道译码，解扰器(117)进行数据解扰，还原出用户数据。
CN201710051660.6A 2017-03-17 2017-03-17 突发直扩系统及其突发直扩波形的伪码同步方法 Pending CN107026810A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710051660.6A CN107026810A (zh) 2017-03-17 2017-03-17 突发直扩系统及其突发直扩波形的伪码同步方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710051660.6A CN107026810A (zh) 2017-03-17 2017-03-17 突发直扩系统及其突发直扩波形的伪码同步方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107026810A true CN107026810A (zh) 2017-08-08

Family

ID=59525556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710051660.6A Pending CN107026810A (zh) 2017-03-17 2017-03-17 突发直扩系统及其突发直扩波形的伪码同步方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107026810A (zh)

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108200002A (zh) * 2017-12-29 2018-06-22 普联技术有限公司 一种信号解调方法及基带接收机
CN108234376A (zh) * 2017-12-05 2018-06-29 深圳市锐能微科技有限公司 无线数据通信方法及装置
CN108933750A (zh) * 2018-06-15 2018-12-04 北京遥测技术研究所 一种基于联合估计的测距方法、装置及记录介质
CN109586760A (zh) * 2018-12-10 2019-04-05 湖北航天技术研究院总体设计所 一种适应窄脉冲信号的无线通信方法及系统
CN110389343A (zh) * 2018-04-20 2019-10-29 上海无线通信研究中心 基于声波相位的测距方法、测距系统及三维空间定位系统
CN110808772A (zh) * 2019-11-26 2020-02-18 上海航天测控通信研究所 用于近月空间通信的接收机的基带信号处理方法及装置
CN111034139A (zh) * 2017-08-12 2020-04-17 日本电气株式会社 用于确定相位跟踪参考信号配置参数的方法和装置
CN111446984A (zh) * 2020-03-05 2020-07-24 熊军 一种单载波相位快速修正方法及装置
CN111490808A (zh) * 2020-03-10 2020-08-04 熊军 一种多速率下解扩和差分解调方法和装置
CN111884676A (zh) * 2020-07-13 2020-11-03 电子科技大学 一种直接序列扩频接收机伪码同步的快速实现装置及方法
CN112671684A (zh) * 2020-12-21 2021-04-16 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 一种短时突发bpsk信号的自适应解调方法
CN112839001A (zh) * 2020-12-30 2021-05-25 南京天际易达通信技术有限公司 一种无人机机载测控终端
CN113067601A (zh) * 2021-03-25 2021-07-02 重庆邮电大学 提高直扩系统初始同步性能的系统、方法及在直扩电力抄表系统中的应用
CN113315542A (zh) * 2021-06-10 2021-08-27 恒盟海外科技有限公司 一种伪随机相位序列扩频通讯系统物理层
CN113437994A (zh) * 2021-06-08 2021-09-24 北京华龙通科技有限公司 基于信标的多业务快速捕获接收装置及方法
CN113452405A (zh) * 2021-08-31 2021-09-28 北京理工大学 星载接收机的信号处理方法、装置、电子设备及存储介质
CN114422023A (zh) * 2022-03-31 2022-04-29 北京理工大学 一种多星联合帧同步方法及装置
WO2022095371A1 (zh) * 2020-11-09 2022-05-12 电子科技大学 I/q域调制方法、双域调制方法和多址通信方法
CN114660581A (zh) * 2022-03-18 2022-06-24 中国电子科技集团公司第十研究所 基于外信息辅助的异步突发信号测距方法
CN114866215A (zh) * 2022-04-01 2022-08-05 中国人民解放军国防科技大学 一种分布式运动平台之间的高精度自主相位同步方法
CN115037331A (zh) * 2022-08-10 2022-09-09 中国电子科技集团公司第十研究所 一种基于逆向外推的异步突发信号定时同步方法
CN115149979A (zh) * 2022-06-24 2022-10-04 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种适用于任意长度的可变采样率的伪码同步方法
CN115664914A (zh) * 2022-10-27 2023-01-31 天津津航计算技术研究所 一种基于动态平均的高精度位同步方法
CN115865270A (zh) * 2022-11-23 2023-03-28 杭州翼邦芯科技有限公司 一种e波段毫米波点到多点传输方法及装置
CN115865271A (zh) * 2022-11-23 2023-03-28 杭州翼邦芯科技有限公司 一种e波段毫米波点到点传输方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050084032A1 (en) * 2003-08-04 2005-04-21 Lowell Rosen Wideband holographic communications apparatus and methods
CN102571137A (zh) * 2012-02-14 2012-07-11 浙江大学 一种全数字直接序列扩频通信系统及其伪码快速捕获方法
CN103078660A (zh) * 2013-01-06 2013-05-01 中国电子科技集团公司第十研究所 减少大动态下扩频码捕获时间的方法
CN103152110A (zh) * 2012-12-27 2013-06-12 中国电子科技集团公司第二十二研究所 用于短波信道精确测量的波形生成方法及波形发生器
CN105099498A (zh) * 2014-05-20 2015-11-25 中国科学院国家天文台 扩频信号捕获系统和方法
CN105721375A (zh) * 2016-03-28 2016-06-29 电子科技大学 一种低信噪比短前导突发信号的解调系统及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050084032A1 (en) * 2003-08-04 2005-04-21 Lowell Rosen Wideband holographic communications apparatus and methods
CN102571137A (zh) * 2012-02-14 2012-07-11 浙江大学 一种全数字直接序列扩频通信系统及其伪码快速捕获方法
CN103152110A (zh) * 2012-12-27 2013-06-12 中国电子科技集团公司第二十二研究所 用于短波信道精确测量的波形生成方法及波形发生器
CN103078660A (zh) * 2013-01-06 2013-05-01 中国电子科技集团公司第十研究所 减少大动态下扩频码捕获时间的方法
CN105099498A (zh) * 2014-05-20 2015-11-25 中国科学院国家天文台 扩频信号捕获系统和方法
CN105721375A (zh) * 2016-03-28 2016-06-29 电子科技大学 一种低信噪比短前导突发信号的解调系统及方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XU YING: "High-Sensitivity Acquisition of Ultrahigh Dynamic Direct Sequence Spread Spectrum Signals in Space Communications", 《IEEE CHINA COMMUNICATIONS》 *
XUAN XIA: "Dynamic Analysis of High Dynamic GNSS Signal Based on PMF-FFT", 《3RD INTERNATIONAL CONFERENCE ON MULTIMEDIA TECHNOLOGY(ICMT-13)》 *
刘连峰: "猝发式直扩信号数字化接收机解扩技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Cited By (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11895051B2 (en) 2017-08-12 2024-02-06 Nec Corporation Methods and apparatuses for determining a phase tracking reference signal configuration parameter
CN111034139A (zh) * 2017-08-12 2020-04-17 日本电气株式会社 用于确定相位跟踪参考信号配置参数的方法和装置
CN108234376A (zh) * 2017-12-05 2018-06-29 深圳市锐能微科技有限公司 无线数据通信方法及装置
CN108234376B (zh) * 2017-12-05 2021-08-13 深圳市锐能微科技有限公司 无线数据通信方法及装置
CN108200002B (zh) * 2017-12-29 2020-12-22 普联技术有限公司 一种信号解调方法及基带接收机
CN108200002A (zh) * 2017-12-29 2018-06-22 普联技术有限公司 一种信号解调方法及基带接收机
CN110389343B (zh) * 2018-04-20 2023-07-21 上海无线通信研究中心 基于声波相位的测距方法、测距系统及三维空间定位系统
CN110389343A (zh) * 2018-04-20 2019-10-29 上海无线通信研究中心 基于声波相位的测距方法、测距系统及三维空间定位系统
CN108933750A (zh) * 2018-06-15 2018-12-04 北京遥测技术研究所 一种基于联合估计的测距方法、装置及记录介质
CN108933750B (zh) * 2018-06-15 2021-03-26 北京遥测技术研究所 一种基于联合估计的测距方法、装置及记录介质
CN109586760A (zh) * 2018-12-10 2019-04-05 湖北航天技术研究院总体设计所 一种适应窄脉冲信号的无线通信方法及系统
CN109586760B (zh) * 2018-12-10 2021-04-27 湖北航天技术研究院总体设计所 一种适应窄脉冲信号的无线通信方法及系统
CN110808772A (zh) * 2019-11-26 2020-02-18 上海航天测控通信研究所 用于近月空间通信的接收机的基带信号处理方法及装置
CN111446984B (zh) * 2020-03-05 2022-03-29 西安宇飞电子技术有限公司 一种单载波相位快速修正方法及装置
CN111446984A (zh) * 2020-03-05 2020-07-24 熊军 一种单载波相位快速修正方法及装置
CN111490808A (zh) * 2020-03-10 2020-08-04 熊军 一种多速率下解扩和差分解调方法和装置
CN111884676A (zh) * 2020-07-13 2020-11-03 电子科技大学 一种直接序列扩频接收机伪码同步的快速实现装置及方法
US11936468B2 (en) 2020-11-09 2024-03-19 University Of Electronic Science And Technology Of China I/Q domain modulation method, dual domain modulation method, and multiple access communication method
WO2022095371A1 (zh) * 2020-11-09 2022-05-12 电子科技大学 I/q域调制方法、双域调制方法和多址通信方法
CN112671684B (zh) * 2020-12-21 2022-03-04 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 一种短时突发bpsk信号的自适应解调方法
CN112671684A (zh) * 2020-12-21 2021-04-16 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 一种短时突发bpsk信号的自适应解调方法
CN112839001B (zh) * 2020-12-30 2022-08-16 南京天际易达通信技术有限公司 一种无人机机载测控终端
CN112839001A (zh) * 2020-12-30 2021-05-25 南京天际易达通信技术有限公司 一种无人机机载测控终端
CN113067601A (zh) * 2021-03-25 2021-07-02 重庆邮电大学 提高直扩系统初始同步性能的系统、方法及在直扩电力抄表系统中的应用
CN113067601B (zh) * 2021-03-25 2022-06-10 重庆邮电大学 提高直扩系统、直扩电力抄表系统初始同步性能的系统、方法
CN113437994A (zh) * 2021-06-08 2021-09-24 北京华龙通科技有限公司 基于信标的多业务快速捕获接收装置及方法
CN113437994B (zh) * 2021-06-08 2022-04-15 北京华龙通科技有限公司 基于信标的多业务快速捕获接收装置及方法
CN113315542A (zh) * 2021-06-10 2021-08-27 恒盟海外科技有限公司 一种伪随机相位序列扩频通讯系统物理层
CN113452405A (zh) * 2021-08-31 2021-09-28 北京理工大学 星载接收机的信号处理方法、装置、电子设备及存储介质
CN114660581A (zh) * 2022-03-18 2022-06-24 中国电子科技集团公司第十研究所 基于外信息辅助的异步突发信号测距方法
CN114422023B (zh) * 2022-03-31 2022-07-01 北京理工大学 一种多星联合帧同步方法及装置
CN114422023A (zh) * 2022-03-31 2022-04-29 北京理工大学 一种多星联合帧同步方法及装置
CN114866215A (zh) * 2022-04-01 2022-08-05 中国人民解放军国防科技大学 一种分布式运动平台之间的高精度自主相位同步方法
CN114866215B (zh) * 2022-04-01 2023-11-07 中国人民解放军国防科技大学 一种分布式运动平台之间的高精度自主相位同步方法
CN115149979A (zh) * 2022-06-24 2022-10-04 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种适用于任意长度的可变采样率的伪码同步方法
CN115149979B (zh) * 2022-06-24 2023-12-29 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种适用于任意长度的可变采样率的伪码同步方法
CN115037331A (zh) * 2022-08-10 2022-09-09 中国电子科技集团公司第十研究所 一种基于逆向外推的异步突发信号定时同步方法
CN115037331B (zh) * 2022-08-10 2022-12-06 中国电子科技集团公司第十研究所 一种基于逆向外推的异步突发信号定时同步方法
CN115664914A (zh) * 2022-10-27 2023-01-31 天津津航计算技术研究所 一种基于动态平均的高精度位同步方法
CN115865271A (zh) * 2022-11-23 2023-03-28 杭州翼邦芯科技有限公司 一种e波段毫米波点到点传输方法及装置
CN115865270A (zh) * 2022-11-23 2023-03-28 杭州翼邦芯科技有限公司 一种e波段毫米波点到多点传输方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107026810A (zh) 突发直扩系统及其突发直扩波形的伪码同步方法
CN108667484B (zh) 非相干扩频数字收发信机瞬时测频与解调方法
CN105141340B (zh) 直扩msk信号的全数字接收方法
CN109150233B (zh) 一种直扩dpsk信号的调制解调方法
CN101110602B (zh) 基于多状态控制的载波捕获系统和方法
CN111131117B (zh) 一种扩频信号多周期捕获快速解调方法及解扩接收机
CN101969321B (zh) 基于fft的直接序列扩频系统的大频偏二次捕获方法
CN104852876B (zh) 一种航空无线突发通信系统
CN109633711B (zh) 一种超大动态、高灵敏度的扩频测控基带接收方法及装置
CN106302296B (zh) 高动态窄带信号频率跟踪方法
CN101022280A (zh) 正交下混频数字模板匹配的脉冲超宽带无线信号接收方法
CN109104390A (zh) 一种高速信号的捕获和跟踪方法及装置
CN106453178A (zh) 星载ais信号侦收解调方法
CN105897303B (zh) 减少跳频通信系统跳频信号同步时间的方法与电路
CN109088838B (zh) 一种高动态下直扩dpsk信号的伪码—多普勒快速捕获方法
CN109379314B (zh) 高速突发数字解调方法和设备
CN110071738A (zh) 基于多伪码支路接收机的扩频信号解扩跟踪方法
CN108401581B (zh) 一种卫星扩频通信系统中的pn码快速捕获方法
CN109586761B (zh) 一种高动态扩频信号的跟踪解调方法
CN106253945B (zh) 一种超大动态环境的扩频信号广义载波同步系统及方法
CN106998586A (zh) 一种高动态环境中无线通信系统的同步捕获方法
CN103364802A (zh) 一种基于双通道联合利用的tddm扩频导航信号捕获方法
CN109743073A (zh) 基于独特码的大频偏直接序列扩频快速同步方法
CN108011651B (zh) 一种用于卫星信道短突发扩频调制技术的解调装置及方法
CN110208832A (zh) 一种多路复用导航信号伪码提取方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170808

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication