CN114362812B - 一种离线帧计划突发同步方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离线帧计划突发同步方法及系统，该方法基于离线帧计划实现突发帧收同步，包括以下步骤：获取一个帧周期内所有突发的理想发生时刻，构成理想发生时刻序列；测量第i帧的一个帧周期内所有突发的实际发生时刻，构成实际发生时刻序列；根据理想发生时刻序列和第i帧实际发生时刻序列，计算得到第i帧突发接收修正值δ_i；利用突发接收修正值δ_i，修正第i+1帧的突发接收时刻，实现突发帧收同步。该同步方法基于离线帧计划实现突发接收同步，无需接收主站信令下即实现了突发帧收的同步，可以实现TDMA小站数据的侦收。

Description

一种离线帧计划突发同步方法及系统

技术领域

本公开属于卫星侦察技术领域，具体涉及一种离线帧计划突发同步方法及系统。

背景技术

卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响(可靠性高)；只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速)；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信(多址特点)；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量；同一信道可用于不同方向或不同区间(多址联接)。

在通信领域中，信号是表示消息的物理量，如电信号可以通过幅度、频率、相位的变化来表示不同的消息。干扰是指对有用信号的接收造成损伤。干扰一般由以下两种，串扰：电子学上两条信号线之间的耦合现象。无线电干扰：通过发送无线电信号来降低信噪比的方式，达到破坏通信、阻止广播电台信号的行为。

卫星通信系统包括通信和保障通信的全部设备。一般由空间分系统、通信地球站、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统等四部分组成。

1.跟踪遥测及指令分系统：跟踪遥测及指令分系统负责对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入静止轨道上的指定位置。待卫星正常运行后，要定期对卫星进行轨道位置修正和姿态保持。

2.监控管理分系统：监控管理分系统负责对定点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的检测和控制，例如卫星转发器功率、卫星天线增益以及各地球站发射的功率、射频频率和带宽等基本通信参数进行监控，以保证正常通信。

3.空间分系统(通信卫星)：通信卫星主要包括通信系统、遥测指令装置、控制系统和电源装置(包括太阳能电池和蓄电池)等几个部分。通信系统是通信卫星上的主体，它主要包括一个或多个转发器，每个转发器能同时接收和转发多个地球站的信号，从而起到中继站的作用。

4.通信地球站：通信地球站是微波无线电收、发信站，用户通过它接入卫星线路，进行通信。

由于我们要监测的卫星网络并非我们自己所设计，因此，通常我们需要利用各种信号分析工具提取出信号特征参数，如：独特码、译码规格、扰码规格以及帧计划规格等参数，然后根据这些参数来设计我们的解调设备。传统的卫星监测系统中，自适应载波接收设备只能在译码时遍历所有规格，才能解出正确的数据。这样的设备总的接收符号速率低(原因：接收符号速率严重依赖于译码器的速度，如果采用多个译码器，则又会增加许多逻辑资源)，且必须在基带帧携带CRC指示的情况下才能使用。为了解决此问题，必须采用帧计划引导的方式，指示当前突发的译码规格，这样就避免了译码器需要遍历才能正确译码的情况；同时，取消了基带帧必须携带CRC指示应用场景的限制。

由于本系统属于侦察系统，不能通过测距的方式获得无线信号的传输时延，同时，本系统与待侦察的卫星地面站一般不是位于同一地点，导致本系统接收到的突发时刻与帧计划描述的突发时刻存在偏差。另外，系统时钟漂移也会导致突发时刻偏差。因此，为了能够使用帧计划引导，正确地进行解调译码，实现突发同步调整的方法就显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明在此的主要目的在于提供离线帧计划突发同步方法，该方法能够在保证帧计划不变的情况下，不需解析控制信令和时钟同步，也不需在译码时遍历所有解调译码规格，即可实现突发的帧收同步。

为达到上述目的，本发明提供的离线帧计划突发同步方法是这样实现的：该方法基于离线帧计划实现突发帧收同步，包括以下步骤：

获取一个帧周期内所有突发的理想发生时刻，构成理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]；

测量第i帧的一个帧周期内所有突发的实际发生时刻，构成实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]；

根据理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]和第i帧实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]，计算得到第i帧突发接收修正值δ_i；

利用突发接收修正值δ_i，修正第i+1帧的突发接收时刻，实现突发帧收同步。

在某些应用场景下，帧计划在较长的一段时间内保持不变，因此，能够通过其它系统，获得离线的帧计划，并通过该离线的帧计划实现突发帧收的同步。本发明提供的方法利用调整量δ_i调整下一个帧的突发接收时刻，实现了突发帧收同步，无需解析控制信令和时钟同步；且采用本技术方案实现了突发帧收的同步，无需在译码时遍历所有解调译码规格。

在一些实施方式中，本发现提供的同步方法包括：

解析离线帧计划，获取理想状态下，每个帧中所有突发相对于帧的开始时刻的时间偏移量作为一个帧周期内所有突发的理想发生时刻，构成理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]；

以第i帧的起始时间S_i开始，通过搜索独特码的方式，获取在离线帧计划中指明的一个帧周期内所有突发发生时刻与第i帧的起始时间S_i之间的偏差，作为第i帧的所有突发的实际发生时刻，构成实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]；

以第i帧的实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]中的第1个突发开始时间R_i,1为基准，依次与理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]中的突发滑动对准，并计算均方差，获得相应的均方差序列σ_i[σ_i,1,σ_i,2,…,σ_i,n]；

查找出均方差序列σ_i[σ_i,1,σ_i,2,…,σ_i,n]中的最小值σ_i,k，其所对应的理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]中第k个突发，该突发理想发生时刻T_k与理想发生时刻序列的第1个元素T₁的差值Δ＝T_k-T₁即为第i帧的突发接收修正值δ_i；

利用突发接收修正值δ_i，修正第i+1帧的各突发的开始接收时刻，获得第i+1帧的所有突发的开始接收时刻，构成开始接收时刻序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]。

在一些实施方式中，所述均方差序列σ_i[σ_i,1,σ_i,2,…,σ_i,m-1]通过以下方法得到：

其中

σ_i,k表示第i帧的第1个实际突发发生时刻与第k个理想突发发生时刻对准时，计算获得的均方差；

R_i,j表示第i帧的第j个突发的实际发生时刻；

R_i,1表示第i帧的第1个突发的实际发生时刻；

T_k表示理想突发中，第k个突发的实际发生时刻；

T_j′表示理想突发中，发生时刻与R_i,j-(R_i,1-T_k)数据最接近的突发的发生时刻；

m指第i帧检测到的实际突发的数量；

通过将第i帧第1个实际突发发生时刻依次与理想突发的发生时刻对准计算，可获得均方差序列σ_i[σ_i,1,σ_i,2,…,σ_i,n]。

在一些实施方式中，所述开始接收时刻序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]通过以下方法得到：

B_i+1,p＝(i+1)×帧周期+T_p+δ_i P＝1,…,n

其中，

B_i+1,p表示第i+1帧中的第p个突发的开始接收时刻；

(i+1)×帧周期，表示第i+1帧的开始时刻；

T_p表示离线帧计划中，第p个突发的理想开始接收时刻相对帧起始时间的偏移量；

δ_i表示第i帧突发接收修正值；

n指离线帧计划中，每个帧中包含的突发数量。

本发明在此的另一个目的在于提供一种突发同步接收系统，该系统包括：

上位机，实现人机交互，下发离线帧计划；

处理器，用于离线帧计划的解析，获取离线帧计划中的解调译码信息；以及

信号处理装置，用于接收突发，并获取帧收时的所有突发的实际发生时刻，构成实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]，并将该实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]传输至所述处理器，所述处理器据此计算获得突发接收修正值δ_i，并将该突发接收修正值δ_i传输至所述信号处理装置；

所述信号处理装置根据得到的突发接收修正值δ_i后，调整接收下一帧的突发开始接收时刻，实现突发帧收同步。

在一些实施方式中，所述信号处理装置包括：

模数转换单元，用于对接收的突发进行模数转换；

数字下变频单元，用于对经所述模数转换单元转换后的突发进行下变频处理；

突发时刻测量单元，用于对所述数字下变频单元输出的数据流，获取一个帧周期内所有突发的实际发生时刻，构成实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]，反馈给所述处理器，以便所述处理器可根据所述实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]与离线帧计划中的突发发生时刻进行计算，获得突发接收修正值δ_i；以及

同步引导单元，接收所述处理器获得的突发接收修正值δ_i及离线帧计划信息获取接收突发的开始时刻B_i，控制解调器进行数据解调，控制译码器对解后的数据进行译码，实现接收突发的同步。

在一些实施方式中，所述解调：以接收突发的开始时刻B_i作为实际突发的开始时刻，该突发的长度为离线帧计划中相应突发的时长，并根据离线帧计划中与该突发相对应的解调参数进行解调处理；

所述译码：以接收突发的开始时刻B_i作为实际突发的开始时刻，该突发的长度为帧计划中相应突发的时长，并根据帧计划中与该突发相对应的译码参数，控制译码器对从解调器输入的解调数据进行译码处理。

采用本发明技术方案可以达到的有益效果是：

该同步方法基于离线帧计划实现突发接收同步，无需接收主站信令下即实现了突发帧收的同步，可以实现TDMA小站数据的侦收。

基于本发明的同步方法实现的同步系统，能够在系统不具备主站接收的功能的情况下，实现TDMA小站数据的侦收。

由于不需要对控制信号进行解调译码和信令解析，本发明还具有系统实现简单、成本较低的优点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的同步方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的卫星信号处理方法流程示意图；

图3为本发明提供的卫星信号处理系统的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

由于我们要监测的卫星网络并非我们自己所设计，因此，通常我们需要利用各种信号分析工具提取出信号特征参数，如：独特码、译码规格、扰码规格以及帧计划规格等参数，然后根据这些参数来设计我们的解调设备。传统的卫星监测系统中，自适应载波接收设备只能在译码时遍历所有规格，才能解出正确的数据。这样的设备总的接收符号速率低(原因：接收符号速率严重依赖于译码器的速度，如果采用多个译码器，则又会增加许多逻辑资源)，且必须在基带帧携带CRC指示的情况下才能使用。为了解决此问题，必须采用帧计划引导的方式，指示当前突发的译码规格，这样就避免了译码器需要遍历才能正确译码的情况；同时，取消了基带帧必须携带CRC指示应用场景的限制。

由于本方案涉及的同步系统属于卫星侦察系统，不能通过测距的方式获得无线信号的传输时延，同时，本系统与作为侦察目标的卫星地面站一般不是位于同一地点，导致本系统接收到的突发时刻与帧计划描述的突发时刻存在偏差。另外，系统时钟漂移也会导致突发时刻偏差。因此，为了能够使用帧计划引导，正确地进行解调译码，实现突发同步调整的方法就显得尤为重要。

为此，本发明为了实现突发接收同步，在此提供了一种突发同步方法，该同步方法是基于离线帧计划实现的。

术语解释：本文中的理想突发是指离线帧计划中规划的突发；理想发生时刻是指离线帧计划中突发对应的发生时刻；理想开始接收时刻指离线帧计划中规划的突发开始接收的时刻；理想状态是指离线帧计划中所规划的状态，即突发的实际发生时刻、接收时刻与离线帧计划中所规划一致。

请参阅图1，该同步方法包括以下步骤：

离线帧计划获取步骤，加载从外部获得的离线帧计划；

提取离线帧计划步骤，根据加载的离线帧计划中的描述，提取离线帧计划中每帧所包含的各突发的发生时刻和相应突发的时长信息；提取突发发生时刻作为突发的理想发生时刻，即突发的理想发生时刻为离线帧计划中所描述的突发的发生时刻；提取每帧的理想发生时刻构成理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]。

第i帧实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]获取步骤，以(i×帧周期)作为检测开始时间，利用支持的所有解调方式对接收到的无线信号进行并行解调，通过搜索独特码的方式，获得某个实际突发相对检测开始时间的偏移，该偏移作为该实际突发的实际发生时刻R_i,k；在一个帧长的时间段内，通过该方法可以搜索出R_i,1、R_i,2...R_i,m等m个实际突发的实际发生时刻，构成实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]；或者以第i帧的起始时间S_i开始，通过搜索独特码的方式，获取在离线帧计划中指明的一个帧周期内所有突发发生时刻与第i帧的起始时间S_i之间的偏差，作为第i帧的所有突发的实际发生时刻，构成实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]。

获取第i帧突发接收修正值δ_i步骤，测量获得的实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]中的第1个突发时刻，分别与理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]中的突发滑动对齐，并计算出相应的均方式差，获得均方差序列σ_i[σ_i,1,σ_i,2,…,σ_i,n]。找出均方差序列中的最小值均方差序列σ_i,k，该最小值均方差对应于理想发生时刻序列中第k个突发，该突发理想发生时刻为T_k，突发接收修正值δ_i为：T_k-T₁，T₁为理想发生时刻序列的第1个元素。

获取第i+1帧的突发的开始接收时间序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]步骤，利用突发接收修正值δ_i和理想发生时间序列T[T₁,T₂,…,T_n]，计算获得第i+1帧的突发开始接收时间序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]。

接收突发同步步骤，通过获取的接收突发的发生时间序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]对第i+1帧中突发进行解调译码，实现突发帧收同步。

其中，

获取突发接收修正值δ_i值的均方差通过式(1)得到：

其中：

σ_i,k表示第i帧的第1个实际突发发生时刻与第k个理想突发发生时刻对准时，计算获得的均方差；

R_i,j表示第i帧的第j个突发的实际发生时刻；

T_k表示理想突发中，第k个突发的发生时刻。

T_j′表示理想突发中，发生时刻与R_i,j-(R_i,1-T_k)数据最接近的突发的发生时刻；

m指第i帧检测到的实际突发的数量。

通过将第i帧第1个实际突发发生时刻依次与理想突发的发生时刻对准计算，可获得均方差序列σ_i[σ_i,1,σ_i,2,…,σ_i,n]。

在此，开始接收时刻序列通过(2)式得到：

B_i+1,p＝(i+1)×帧周期+T_p+δ_i P＝1,…,n (2)

其中：

B_i+1,p表示第i+1帧中的第p个突发的开始接收时刻；

(i+1)×帧周期，表示第i+1帧的发生时刻；

T_p表示帧计划中，第p个突发的理想开始接收时刻相对帧起始时间的偏移量；

δ_i表示第i帧突发接收修正值；

n指离线帧计划中，每个帧中包含的突发数量。

此外，本发明提供的同步方法还可以利用突发接收修正值δ_i和理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]，计算获得第i+1帧的突发接收时间序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]，实现突发的同步接收。

以上同步方法可以适用于以下同步系统，当然并不限于以下同步系统。

一种突发同步接收系统，包括上位机、处理器和信号处理装置。其中，信号处理装置信号连接于处理器，处理器分别信号连接于信号处理装置和上位机；上位机提供给操作人员将离线帧计划信息下发至处理器；处理器，用于将离线帧计划信息经过处理后发送至信号处理装置，同时根据信号处理装置反馈信息，计算突发接收修正值，发送给信号处理装置；信号处理装置，进行信号处理的步骤至少包括：接收来自处理器的离线帧计划信息和突发接收修正值信息，以便进行突发时刻修正，实现突发帧收同步。

本文突发同步接收系统中的信号处理信号处理装置包括：模数转换单元、数字下变频单元、突发时刻测量单元和同步引导单元；突发时刻测量单元与处理器信号连接，用于获取经模数转换单元和数字下变频单元处理后接收到的突发的实际发生时刻，构建实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]；同步引导单元与处理器信号连接，用于实现突发帧收同步。

其中，模数转换单元，用于对接收的突发进行模数转换；

数字下变频单元，用于对经模数转换单元转换后的突发进行下变频处理；

突发时刻测量单元，用于对数字下变频单元输出的数据流，检测出一个帧周期内各突发的实际发生时刻，构建实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]，反馈给处理器，以便处理器根据实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]和离线帧计划中的突发的发生时刻值得到突发接收修正值δ_i；

同步引导单元，接收处理器获得的突发接收修正值δ_i及离线帧计划信息，利用提取离线帧计划中各突发的理想发生时刻构成的理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]与突发接收修正值δ_i得到下一帧接收突发的开始接收时刻序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]，实现接收突发的同步。

本文中解调步骤是这样的：以接收突发的发生时刻B_i作为实际突发的发生时刻，该突发的长度为离线帧计划中相应突发的时长，并根据离线帧计划中与该突发相对应的解调参数进行解调处理。译码步骤是这样的：以接收突发的发生时刻B_i作为实际突发的发生时刻，该突发的长度为帧计划中相应突发的时长，并根据帧计划中与该突发相对应的译码参数，控制译码器对从解调器输入的解调数据进行译码处理。

本文中调解、译码处理用于完成数据解调、差错校验、解交织等，并将译码后的数据可以输出至终端进行处理。

图2示出了本文突发同步接收系统另一种示例结构，包括：

信号处理装置、处理器和上位机；信号处理装置信号连接于处理器；处理器分别信号连接于信号处理装置和上位机；上位机提供给操作人员将离线帧计划信息下发至处理器；处理器，用于接收离线帧计划信息，并对离线帧计划信息进行处理后发送至信号处理装置，同时接收信号处理装置反馈的实际突发的开始时刻信息，与离线帧计划信息一起，经过计算得出突发接收修正值，发送给信号处理装置；信号处理装置，进行信号处理的步骤至少包括：接收来自处理器的离线帧计划信息和突发接收修正值，进行接收突发同步引导，并对外部输入的模拟信号进行解调和译码，输出译码后的数据，同时，针对数据下变频后的数据进行独特码搜索，获得实际突发开始时刻，并将实际突发时刻反馈给处理器，以便处理器通过与离线帧计划联合计算，得到突发接收修正值。

其中，信号处理装置包括：模数转换器、数字下变频单元、解调器、译码器、突发时刻测量单元和同步引导单元；模数转换器信号连接于数字下变频单元；数字下变频单元分别信号连接于模数转换器、突发时刻测量单元和解调器；解调器分别信号连接于数字下变频单元、同步引导单元和译码器；突发时刻测量单元分别连接于数字下变频器单元和处理器；译码器分别信号连接于解调器、同步引导单元和上位机；同步引导单元分别信号连接于解调器、译码器和处理器；处理器分别信号连接于同步引导单元、突发时刻测量单元和上位机；上位机分别信号连接于处理器和译码器。

该系统中：

模数转换器，用于对接收到的突发进行模数转换；

数字下变频单元，用于对经模数转换器转换后的突发进行下变频；

解调器，用于对数字下变频单元输出的数据流进行解调；

译码器，用于对解调器输出解调数据进行译码；

突发时刻测量单元，用于对数字下变频单元输出的数据流，检测出一个帧周期内各突发的实际发生时刻，构建实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]，反馈给处理器，以便处理器根据实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]和离线帧计划中的突发的发生时刻值得到突发接收修正值δ_i；

同步引导单元，接收处理器获得的突发接收修正值δ_i及离线帧计划信息，利用提取离线帧计划中各突发的理想发生时刻构成的理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]与突发接收修正值δ_i得到下一帧接收突发的开始接收时刻序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]，实现接收突发的同步。其中：

解调器解码过程是：同步引导单元将帧计划中提取的突发时刻B_x与突发接收修正值δ_i相加作为接收突发开始时刻相对帧开始时刻的偏移，该突发的长度为离线帧计划中相应突发的时长，并根据离线帧计划中与该突发相对应的解调参数，控制解调器对从数字下变频器输入的数字流进行解调；

译码器译码过程是：同步引导单元将帧计划中提取的突发时刻B_x与突发接收修正值δ_i相加作为接收突发开始时刻相对帧开始时刻的偏移，该突发的长度为离线帧计划中相应突发的时长，并根据离线帧计划中与该突发相对应的译码参数，控制译码器对从解调器输入的解调数据进行译码处理。

在实施本发明之前，已经完全分析清楚当前需要监测MF-TDMA网络的所有物理层规格和它所采用的帧计划规格；在非引导模式下实现解调器所有规格；实现了译码器所有规格。

在此结合图2所示系统结构对本文记载的基于本文同步方法的卫星信号处理方法进行更为详尽的说明。

参照图3所示，方法执行以下步骤：

步骤S1：进行离线帧计划下发；

步骤S2：突发参数提取；

步骤S3：突发时刻测量；

步骤S4：突发同步调整；

步骤S5：解调；

步骤S6：译码；

步骤S7：重复进行步骤S2至步骤S6的过程。

其中，步骤S1：进行离线帧计划下发的方法依次执行以下步骤：上位机将离线帧计划信息下发给处理器；处理器接收到帧计划后，根据帧计划中的描述，获得各载波通道的频率、突发时刻、突发时长以及解调译码信息，将通道频率下发给信号处理装置的数字下变频单元，其余信息下发给信号处理装置中的同步引导单元；

步骤S2：进行突发参数提取的方法依次执行以下步骤：同步引导单元收到帧计划信息后，提取出突发发生时刻和突发时长信息以及各突发的解调参数和译码参数；同步引导单元设置突发接收修正值δ_i的初始值为0，后续根据步骤S4中处理器单元下发的数值进行调整；

步骤S3：进行突发时刻测量的方法依次执行以下步骤：突发时刻测量单元对数字下变频单元输出的数据流，检测出一个帧周期内的各实际突发的发生时刻，构建实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]，反馈给处理器。

本实施例在此的实际突发时刻测量，具体实现如下：

利用支持的所有解调方式进行并行解调，通过搜索独特码的方式，获得某个实际突发相对检测开始时间的偏移，该偏移作为该实际突发的实际发生时刻R_i,k；在一个帧长的时间段内，通过该方法可以搜索出R_i,1、R_i,2...R_i,m等m个实际突发的实际发生时刻，构成实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]，并反馈给处理器。

步骤S4：进行突发同步调整的方法依次执行以下步骤：处理器单元收到第i个帧周期中在步骤S3构建的实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]后，通过与离线帧计划中的突发信息进行计算，得出突发接收修正值δ_i，并下发给同步引导单元。同步引导单元根据突发接收修正值δ_i和理想发生时间序列T[T₁,T₂,…,T_n]，计算获得第i+1帧实际突发开始接收时间序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]，实现突发同步调整。

上述步骤中突发接收修正值δ_i和第i+1帧的突发的开始接收时间序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]分别通过以下记载获得：

以测量获得的第i帧的实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]中的第1个突发时刻，分别与理想发生时间序列T[T₁,T₂,…,T_n]中的突发滑动对齐，并计算出相应的均方式差，获得均方差序列σ_i[σ_i,1,σ_i,2,…,σ_i,n]。找出均方差序列中的最小值均方差序列σ_i,k，其对应于理想突发序列中第k个突发，该突发开始时间为T_k，突发接收修正值为：δ_i＝T_k-T₁，T₁为理想发生时刻序列的第1个元素。

其中，

获取突发接收修正值δ_i值的均方差通过式(1)得到：

其中：

σ_i,k表示第i帧的第1个实际突发发生时刻与第k个理想突发发生时刻对准时，计算获得的均方差；

R_i,j表示第i帧的第j个突发的实际发生时刻；

T_k表示理想突发中，第k个突发的发生时刻；

T_j′表示理想突发中，发生时刻与R_i,j-(R_i,1-T_k)数据最接近的突发的发生时刻；

m指第i帧检测到的实际突发的数量。

开始接收时间序列通过(2)式得到：

B_i+1,p＝(i+1)×帧周期+T_p+δ_i P＝1,…,n (2)

其中：

B_i+1,p表示第i+1帧中的第p个突发的开始接收时间；

(i+1)×帧周期，表示第i+1帧的发生时刻；

T_p表示帧计划中，第p个突发的理想开始接收时间相对帧起始时间的偏移量；

δ_i表示第i帧突发接收修正值；

n指帧计划中，每个帧中包含的突发数量。

步骤S5：进行解调的方法依次执行以下步骤：同步引导单元将根据理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]与突发接收修正值δ_i，通过计算，获得下一帧实际突发开始时刻序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]，并根据离线帧计划中与突发相对应的持续时长、解调参数，控制解调器对从数字下变频器输入的数字流进行解调。

步骤S6：进行译码的方法依次执行以下步骤：同步引导单元将根据理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]与突发接收修正值δ_i，通过计算，获得下一帧实际突发开始时刻序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]，并根据帧计划中与突发相对应的持续时长、译码参数，控制译码器对从解调器输入的解调数据进行译码处理，完成差错校验、解交织等操作，并将译码后的数据输出到上位机。

步骤S7：周期性地重复进行步骤S2至S6，实现突发同步校正，实现接收突发帧收同步，解调引导及译码引导。

本文中的离线帧计划所包含的帧计划信息至少包括通道的中心频率、帧周期、突发开始时间、突发时长、调制类型、调制速率、编码类型、获特码等。

本文中的突发时刻测量单元和同步引导单元至少包括一处理器，该处理器可以存储可读执行指令，并在启动后执行存储的可读执行指令完成本文所记载的功能；或者，可读执行指令被存储于存储器中，处理器运行时读取被存储于该存储器中的可读执行指令以实施本文所记载的功能。

本发明提供的技术方案能够在保证帧计划不变的情况下，实现突发同步；同时，由于不需要对控制信号进行解调译码和信令解析，本发明还具有设备实现简单、成本较低的优点；且：

1.适用性广：本发明在基带帧没有携带CRC指示的情况下依然可以使用；

2.实现简单：本发明能够在系统不具备主站接收的功能的情况下，实现TDMA小站数据的侦收。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

需要说明的是，上述计算突发时刻修正值时，计算第一个实际突发与帧计划中哪个突发对应时，采用的方法不限于均方误差。此处仅为描述方便，不视为对本发明的不当限定。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种离线帧计划突发同步接收方法，其特征在于，该方法基于离线帧计划实现突发帧收同步，包括以下步骤：

获取一个帧周期内所有突发的理想发生时刻，构成理想发生时刻序列T[T₁，T₂，...，T_n]；

测量第i帧的一个帧周期内所有突发的实际发生时刻，构成实际发生时刻序列R_i[R_i，1，R_i,2，..，R_i,m]；

以第i帧的实际发生时刻序列R_i[R_i，1，R_i,2，...，R_i,m]中的第1个突发开始时间R_i,1为基准，依次与理想发生时刻序列T[T₁，T₂，...，T_n]中的突发滑动对准，并计算均方差，获得相应的均方差序列σ_i[σ_i,1，σ_i,2，...，σ_i，n]；

查找出均方差序列σ_i[σ_i,1，σ_i,2，...，σ_i，n]中的最小值σ_i，k，其所对应的理想发生时刻序列T[T₁，T₂，...，T_n]中第k个突发，该突发理想发生时刻T_k与理想发生时刻序列的第1个元素T₁的差值Δ＝T_k-T₁即为第i帧的突发接收修正值δ_i；

利用突发接收修正值δ_i，修正第i+1帧的各突发的开始接收时刻，获得第i+1帧的所有突发的开始接收时刻，构成开始接收时刻序列B_i+1[B_i+1,1，B_i+1,2，...，B_i+1,n]。

2.根据权利要求1所述的离线帧计划突发同步接收方法，其特征在于，本方法解析离线帧计划，获取理想状态下，每个帧中所有突发相对于帧的开始时刻的时间偏移量作为一个帧周期内所有突发的理想发生时刻，构成理想发生时刻序列T[T₁，T₂，...，T_n]。

3.根据权利要求1所述的离线帧计划突发同步接收方法，其特征在于，本方法以第i帧的起始时间S_i开始，通过搜索独特码的方式，获取在离线帧计划中指明的一个帧周期内所有突发发生时刻与第i帧的起始时间S_i之间的偏差，作为第i帧的所有突发的实际发生时刻，构成实际发生时刻序列R_i[R_i，1，R_i,2，...，R_i,m]。

4.根据权利要求1所述的离线帧计划突发同步接收方法，其特征在于：所述均方差序列σ_i[σ_i,1,σ_i,2,…,σ_i,n]通过以下方法得到：

其中

a_i.k表示第i帧的第1个实际突发发生时刻与第k个理想突发发生时刻对准时，计算获得的均方差；

R_i,j表示第i帧的第j个突发的实际发生时刻；

R_i,1表示第i帧的第1个突发的实际发生时刻；

T_k表示理想突发中，第k个突发的实际发生时刻；

T_j'表示理想突发中，发生时刻与(R_i,j-(R_i,1-T_k)数据最接近的突发的发生时刻；m指第i帧检测到的实际突发的数量；

通过将第i帧第1个实际突发发生时刻依次与理想突发的发生时刻对准计算，可获得均方差序列σ_i[σ_i,1,σ_i,2,…,σ_i,n]。

5.根据权利要求1所述的离线帧计划突发同步接收方法，其特征在于：所述开始接收时刻序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]通过以下方法得到：

B_i+1,p＝(i+1)×帧周期+T_p+δ_i P＝1,…,n

其中，

B_i+1,p表示第i+1帧中的第p个突发的开始接收时刻；

(i+1)×帧周期，表示第i+1帧的开始时刻；

T_p表示离线帧计划中，第p个突发的理想开始接收时刻相对帧起始时间的偏移量；

δi表示第i帧突发接收修正值；

n指离线帧计划中，每个帧中包含的突发数量。

6.根据权利要求1所述的离线帧计划突发同步接收方法，其特征在于：所述离线帧计划至少包括帧周期、每帧的突发数量以及每个突发的理想开始时间、持续时长、调制方式、符号率、编码方式。

7.一种突发同步接收系统，其特征在于，该系统包括：

上位机，实现人机交互，下发离线帧计划；

处理器，用于离线帧计划的解析，获取离线帧计划中的解调译码信息；以及

信号处理装置，用于接收突发，并获取帧收时的所有突发的实际发生时刻，构成实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]，并将该实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]传输至所述处理器，所述处理器经以下处理获取突发接收修正值δ_i，并将该突发接收修正值δ_i传输至所述信号处理装置；

以第i帧的实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]中的第1个突发开始时间R_i,1为基准，依次与理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]中的突发滑动对准，并计算均方差，获得相应的均方差序列σ_i[σ_i,1,σ_i,2,…,σ_i,n]；

查找出均方差序列σ_i[σ_i,1,σ_i,2,…,σ_i,n]中的最小值σ_i,k，其所对应的理想发生时刻序列T[T₁,T₂,…,T_n]中第k个突发，该突发理想发生时刻T_k与理想发生时刻序列的第1个元素T₁的差值Δ＝T_k-T₁即为第i帧的突发接收修正值δ_i；

利用突发接收修正值δ_i，修正第i+1帧的各突发的开始接收时刻，获得第i+1帧的所有突发的开始接收时刻，构成开始接收时刻序列B_i+1[B_i+1,1,B_i+1,2,…,B_i+1,n]，实现突发帧收同步。

8.根据权利要求7所述的突发同步接收系统，其特征在于，所述信号处理装置包括：

模数转换单元，用于对接收的突发进行模数转换；

数字下变频单元，用于对经所述模数转换单元转换后的突发进行下变频处理；突发时刻测量单元，用于对所述数字下变频单元输出的数据流，获取一个帧周期内所有突发的实际发生时刻，构成实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]，反馈给所述处理器，以便所述处理器可根据所述实际发生时刻序列R_i[R_i,1,R_i,2,…,R_i,m]与离线帧计划中的突发发生时刻进行计算，获得突发接收修正值δ_i；以及

同步引导单元，接收所述处理器获得的突发接收修正值δ_i及离线帧计划信息获取接收突发的开始时刻Bi，控制解调器进行数据解调，控制译码器对解调后的数据进行译码，实现接收突发的同步。

9.根据权利要求8所述的突发同步接收系统，其特征在于：所述解调：以接收突发的开始时刻Bi作为实际突发的开始时刻，该突发的长度为离线帧计划中相应突发的时长，并根据离线帧计划中与该突发相对应的解调参数进行解调处理；

所述译码：以接收突发的开始时刻Bi作为实际突发的开始时刻，该突发的长度为帧计划中相应突发的时长，并根据帧计划中与该突发相对应的译码参数，控制译码器对从解调器输入的解调数据进行译码处理。

10.根据权利要求8所述的突发同步接收系统，其特征在于：所述信号处理装还包括：

解调器，用于对数字下变频单元输出的数据流进行解调；

译码器，用于对解调器输出解调数据进行译码。