CN115037329A - 抗多普勒的接收方法、接收装置、终端 - Google Patents

抗多普勒的接收方法、接收装置、终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗多普勒的接收方法、接收装置、终端，该方法包括：接收信号，并对信号进行采样获得线性调频信号；通过前导序列完成对线性调频信号的初始频偏估计与初始定时，设置频率补偿因子的初始值；根据频率补偿因子对线性调频信号进行频率补偿；检测线性调频信号的初始频率；根据初始频率解调出线性调频信号对应的比特序列分组；根据初始频率调整频率补偿因子；对比特序列分组进行解码。利用本发明方案，可以通过FFT峰值位置进行多普勒漂移检测，并及时做出频偏补偿，从而增加抗多普勒漂移能力，从而增加抗多普勒漂移能力。

Description

抗多普勒的接收方法、接收装置、终端
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种抗多普勒的接收方法、接收装置、终端。
背景技术
线性调频(LFM)是一种不需要伪随机编码序列的扩展频谱调制技术。线性调频信号也称为鸟声(Chirp)信号，因为其频谱带宽落于可听范围，听着像鸟声，所以又称Chirp扩展频谱(CSS)技术。LFM技术在雷达、声纳技术中有广泛应用，例如，在雷达定位技术中，它可用来增大射频脉冲宽度、加大通信距离、提高平均发射功率，同时又保持足够的信号频谱宽度，不降低雷达的距离分辨率。
随着空间技术的快速发展，空间通信载体(火箭、卫星和航天器等)早已由近地空间扩张到深空领域。它们的飞行距离越来越远，且飞行速度也越来越快。另外，当通信载体在高速运动，尤其是存在很大加速度的情形下，导致信号载波频率发生很高动态的多普勒频偏，从而导致接收信号不同步，产生误码率。
发明内容
本发明提供一种抗多普勒的接收方法、接收装置、终端，旨在解决高动态情况下互相通信的发送方与接收方之间产生的多普勒频偏问题。技术方案如下：
一方面，提供了一种抗多普勒的接收方法，包括以下步骤：
S201：接收信号，并对信号进行采样获得线性调频信号；
S202：通过前导序列完成对线性调频信号的初始频偏估计与初始定时，设置频率补偿因子的初始值；
S203：根据频率补偿因子对线性调频信号进行频率补偿；
S204：检测线性调频信号的初始频率；
S205：根据初始频率解调出线性调频信号对应的比特序列分组；
S206：根据初始频率调整频率补偿因子；
S207：判断是否还有需要解调的线性调频信号，当判断结果为是，则再次执行步骤S203至S206，当判断结果为否，则执行下一步骤S208；
S208：对比特序列分组进行解码。
进一步地，步骤S201包括：
接收信号，并对信号进行奈奎斯特采样后获得线性调频信号，线性调频信号如下所示:
Figure BDA0003673402500000021
其中，h(n)为信道增益，fd(n)为多普勒频偏，
Figure BDA0003673402500000022
为传输过程中的相位变化，w(n)为接收机噪声，xt(n)为原始线性调频信号，B表示信号带宽。
进一步地，步骤S202包括：
以持续时间Ts作为奈奎斯特采样的采样间隔，第i个Ts周期内接收到的线性调频信号如下所示：
Figure BDA0003673402500000023
其中，fd′(n)表示经过初始频偏估计校正后的残留频偏，wi(n)表示接收机噪声，
Figure BDA0003673402500000024
表示相位。
进一步地，步骤S203包括：
对接收到的第i个持续时间为Ts的信号进行频率补偿，表示为：
Figure BDA0003673402500000025
其中，
Figure BDA0003673402500000026
为频率补偿因子。
进一步地，步骤S204包括：
初始频率的检测由参数K值唯一地确定，参数K的估计值Ki *如下所示：
Figure BDA0003673402500000027
其中，S为发送端用于调整频率间隔的参数，取值为大于或等于2的常数；
对于ni *有以下计算方式：
Figure BDA0003673402500000028
xl(n)为本地序列，如下所示：
Figure BDA0003673402500000031
进一步地，步骤S205包括：
根据估计值
Figure BDA0003673402500000032
反向映射出线性调频信号yi′(n)唯一对应的比特序列分组bi *，如下所示：
Figure BDA0003673402500000033
其中，在发送端有对应地将待发送比特序列分组bi映射为参数K的关系Ki＝A(bi)，A-1为A的反映射。
进一步地，步骤S206包括：
根据ni *的取值来更新下一个频率补偿因子
Figure BDA0003673402500000034
的取值，如下所示：
Figure BDA0003673402500000035
其中，G为调整策略函数，其自变量为ni *与
Figure BDA0003673402500000036
所得结果用于更新下一个频率补偿因子
Figure BDA0003673402500000037
并将更新后的频率补偿因子
Figure BDA0003673402500000038
用于下一个持续时间为Ts的线性调频信号的频率补偿。
进一步地，步骤S206包括：
调整策略函数G如下所示：
Figure BDA0003673402500000039
其中，0<Δf′,
Figure BDA00036734025000000310
为可调节的参数，％表示取余操作。
另一方面，本发明提供一种抗多普勒的接收装置，包括：接收模块，频率检测模块，分组反映射模块，解码模块；
其中，接收模块接收信号，并对信号进行采样获得线性调频信号；
频率检测模块完成对线性调频信号的初始频率检测，其中还包括对初始频率进行频率补偿；
分组反映射模块将频率补偿后的的初始频率对线性调频信号进行反映射，经过反映射得到线性调频信号承载的比特序列分组；
解码模块将所有比特序列分组按顺序进行统一解码，获得最终的通信数据。
再一方面，本发明提供一种抗多普勒的终端，包括前述的抗多普勒的接收装置。本发明的有益效果是：利用本发明方案，可以通过FFT峰值位置进行多普勒漂移检测，并及时做出频偏补偿，从而增加抗多普勒漂移能力。
附图说明
图1为本发明抗多普勒的发送方法一实施例的流程图；
图2为图1中抗多普勒的发送方法的子流程图；
图3为本发明线性调频信号一实施例的实部波形图；
图4为本发明线性调频信号一实施例的虚部波形图；
图5为本发明抗多普勒的接收方法一实施例的流程图；
图6为本发明抗多普勒的发送装置一实施例的结构示意图；
图7为本发明抗多普勒的接收装置一实施例的结构示意图；
图8为图7中的频率检测模块一实施例的结构示意图；
图9为本发明一实施例的抗多普勒改善性能图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是用于限制本发明。
实施例一
如图1所示，一方面，本发明提供一种抗多普勒的发送方法，该方法能够将需要发送的通信数据使用通过选定的初始频率f0对应的线性调频信号进行调制，并发送出去。对于初始频率集合的计算，是本发明的关键所在，在选取相应的初始频率时，通过设置初始频率之间的间隔大小，提升抗多普勒频偏的性能，从而利用本发明的初始频率集合设置，可以有效提升抗高动态多普勒频偏的通信的可靠性。
所述抗多普勒的发送方法包括以下步骤：
S101：设置线性调频信号的初始频率集合；
S102：将待发送数据进行编码转换为比特序列；
S103：根据所述初始频率集合的大小对上述比特序列进行分组，获得一或多个比特序列分组，每个上述比特序列分组的长度相同；
S104：将每个上述比特序列分组映射为上述初始频率集合中的一个不同的初始频率对应的线性调频信号；
S105：将上述线性调频信号通过射频发送。
进一步地，对于步骤S101，还包括以下步骤：
S1011：设置线性调频信号；
S1012：计算上述线性调频信号的初始频率集合；
具体地，对于步骤S1011，在发送端，由于调制的方式是使用线性调频信号的不同偏移序列来表示待调制的比特序列分组，因此可以设置一种可用的线性调频信号如下所示:
Figure BDA0003673402500000051
其中，B表示信号带宽，Ts表示单个线性调频信号持续时间，
Figure BDA0003673402500000052
Figure BDA0003673402500000053
为频率翻折时刻，f0∈[-B/2，B/2]是线性调频信号的初始频率，不同的信息比特序列分组对应不同的f0。该线性调频信号的时间带宽积为BTs＝N。
图3为上述线性调频信号的一实施例的实部波形图，图4为上述线性调频信号的一实施例的虚部波形图。从图中可以看出，当到达0.125ms时刻，则会进行频率翻折，则该实施例中的tf＝0.125。
具体地，例如对于上述的线性调频信号，各参数取值可以为：B＝1MHz，Ts＝0.512ms，则通过BTs＝N可以计算得到N＝512，初始频率f0∈[-0.5，0.5]；
若选取初始频率f0＝0.5MHz，则对应的频率翻折时刻tf＝0.5*0.512ms＝0.256ms；
若选取初始频率f0＝0.25MHz，则对应的频率翻折时刻tf＝0.75*0.512ms＝0.384ms。
具体地，对于步骤S1012，在选取相应的初始频率时，可以通过设置初始频率之间的间隔大小，来提升抗多普勒频偏的性能，本发明计算线性调频信号的初始频率集合Ft的方式如下：
Figure BDA0003673402500000061
其中
Figure BDA0003673402500000062
为可设置的变量，通常可以设置为0，初始频率集合Ft中的出始频率的个数为
Figure BDA0003673402500000063
个，因此最多可以表示
Figure BDA0003673402500000064
种比特序列分组。
具体地，针对上面实施例中的线性调频信号的各参数取值，可以将可用的线性调频信号的初始频率集合Ft中的各参数设置为：S＝4，N＝512，B＝1MHz，fr＝0，从而可以得到
Figure BDA0003673402500000065
该初始频率集合Ft大小为
Figure BDA0003673402500000066
因此最多可以表示128种比特序列分组。
使用这种方式设置的初始频率f0，物理含义是增加不同信号之间初始频率f0的间隔，设置S>＝2，降低了部分数据传输速率，增加了抗多普勒漂移能力。
进一步地，对于步骤S102，包括以下步骤：
首先判断是否有通信数据需要发送，有的话就将待发送的通信数据经过编码转换成比特序列，该比特序列中包括不同的信息比特，具体表现为1001…11这种形式。其中，编码过程可以包括增加扰码、编码等方式，优选使用较低算法复杂度的扰码、编码方式。
进一步地，对于步骤S103，包括以下步骤：
为了达到最大的频谱效率，需要将初始频率集合中的频率资源最大化的利用起来。具体地，将待发送的比特序列进行分组，获得一或多个比特序列分组，将这些比特序列分组调制为相应的线性调频信号进行发送。其中，每一比特序列分组的长度通过计算设定，使得每一个比特序列分组的长度相等，且刚好可以将一个初始频率集合中的初始频率全部使用完。
具体地，假设发送的一个长度为p的比特序列分组为：
Figure BDA0003673402500000071
其中，cj是代表c1-cp中任一个，取值是0或1；
进一步地，设置p的大小为：
Figure BDA0003673402500000072
进一步地，为了达到最大的频谱效率，一般可以使得
Figure BDA0003673402500000073
Figure BDA00036734025000000712
为2的整数次幂。例如，在上面的实施例中，初始频率集合大小为128，则p＝log2128＝7。
这是因为，2的整数次幂是离散的几个数据，而比特序列分组的长度p是整数，不可能是小数，所以当初始频率集合大小能够表示的最多比特序列分组个数
Figure BDA0003673402500000074
不是2的整数次幂时，会造成频率资源浪费。而且对应地将导致在检测时的间距变小，性能变差。
具体地，对于待发送的长度为k(k>0)的比特序列Bt＝[d1 d2…dk]，d1-dk中任一个的取值为0或1，要将Bt分组为包含g(g为正整数)个长度相等且长度等于p的比特序列分组
Figure BDA0003673402500000075
就涉及比特填充问题。这是因为，比特序列Bt的长度k不可能每次都恰好等于比特序列分组
Figure BDA0003673402500000076
的长度p的整数倍，所以当k不为p的整数倍时，就要在比特序列Bt末位进行比特填充，填充的比特数量为
Figure BDA0003673402500000077
具体地，由于比特序列Bt末位填充的比特值不影响数据传输，因此可以任意填充全0或全1，例如0...0或者1...1。假设填充后的比特序列B′t长度变为k′＝k+Δk，那么可以将填充后的比特序列B′t划分为
Figure BDA0003673402500000078
个比特序列分组
Figure BDA0003673402500000079
每个比特序列分组
Figure BDA00036734025000000710
包含p个比特，为
Figure BDA00036734025000000711
cj＝0,1。
下面以比特序列分组长度p＝7为例，提供三个填充比特的实施例：
例如，对于k＝6的比特序列101001，在其末位填充的比特数量为
Figure BDA0003673402500000081
Figure BDA0003673402500000082
填充值为0或者1，从而得到了
Figure BDA0003673402500000083
个比特序列分组。当填充值为0时，该比特序列分组为1010010，当填充值为1时，该比特序列分组为1010011。
又如，对于k＝8的比特序列10100101，在其末位填充的比特数量为
Figure BDA0003673402500000084
Figure BDA0003673402500000085
填充值为000000或者111111，从而得到了
Figure BDA0003673402500000086
Figure BDA0003673402500000087
个比特序列分组。当填充值为000000时，得到的比特序列分组为1010010、1000000，当填充值为111111时，得到的比特序列分组为1010010、1111111。
又如，对于k＝800的比特序列101…10，在其末位填充的比特数量为
Figure BDA0003673402500000088
填充值为00000或者11111，从而得到了
Figure BDA0003673402500000089
个比特序列分组。具体为将101…1000000或者101…1011111按顺序均分为115个长度为7的比特序列分组，当填充值为00000时，第115号比特序列分组为1000000，当填充值为11111时，第115号比特序列分组为1011111。
进一步地，对于步骤S104，还包括以下步骤：
在发送端，通过一种给定的映射关系A来确定待调制的比特序列分组
Figure BDA00036734025000000810
与参数Ki的一一对应关系，其中Ki是发送的线性调频信号的初始频率集合中对应的参数K的不同取值，如下所示：
Figure BDA00036734025000000811
对应地，有映射关系A的反函数，在接收端有根据该反函数求解比特序列分组
Figure BDA00036734025000000812
的过程。其中，为了增加可靠性，在映射时还可以进行编码和加扰，对应地在接收端有译码和反扰过程。
进一步地，根据前述的初始频率集合的计算方式，一旦参数K唯一确定，由于每一个初始频率f0对应一个确定的参数K值，因此对应的初始频率f0也将唯一确定。
具体地，将比特序列进行分组之后得到g个比特序列分组
Figure BDA00036734025000000813
每个比特序列分组
Figure BDA00036734025000000814
的组内个数均为p，为：
Figure BDA00036734025000000815
对应地，Ki的计算方式可以为：
Ki＝20c1+21c2+…+2p-1cp，
这样就可以唯一地将比特序列分组
Figure BDA0003673402500000091
映射至该Ki值对应的初始频率fi，从而使用该fi对应的线性调频信号作为调制该比特序列分组的发送信号
Figure BDA0003673402500000092
另外，Ki的计算方式不限于以上方式，只要建立唯一的对应关系即可，例如还可以为：Ki＝20cp+21cp-1+…+2p-1c1。
重复以上的映射过程，最后将这g个比特序列分组对应的线性调频信号依次作为发送信号，如下所示：
Figure BDA0003673402500000093
其中，
Figure BDA0003673402500000094
表示初始频率为
Figure BDA0003673402500000095
的线性调频信号，Ki＝A(bi)，i＝1,2,3,…,g，t＝n/B为数字采样点，n为整数，且n>＝0。
进一步地，对于步骤S105，还包括：
将g个比特序列分组经过映射得到的线性调频信号集合xt(n)经过必要的操作，例如DA转换，上变频等，最终通过天线发送。DA转换是指数模转换，将数字信号转换为模拟信号。在高频电子线路中，常常需要将信号的频谱进行线性搬移，即频谱结构不变，各个频率分量的相对幅度无变化、频率分量无增减，只是在频率轴上的平行移动。上变频就是这样一种将输入信号频率向更高频率平移的转换，这种频谱搬移不仅有利于提高设备的性能，而且能够适应许多应用系统，比如广播系统、电视系统、移动通信系统等。
实施例二
另一方面，本发明提供一种抗多普勒的接收方法，该方法能够接收并获取线性调频信号，并通过迭代式频率补偿来获取上述线性调频信号对应的初始频率，再通过解调和解码获取上述线性调频信号承载的比特序列分组，最终获取准确的通信数据。本发明的抗多普勒的接收方法，可以有效提升抗高动态多普勒频偏性能，从而提升通信可靠性。
请参考图5，上述抗多普勒的接收方法包括以下步骤：
S201：接收信号，并对信号进行采样获得线性调频信号；
S202：通过前导序列完成上述线性调频信号的初始频偏估计与初始定时，设置频率补偿因子的初始值；
S203：根据上述频率补偿因子对上述线性调频信号进行频率补偿；
S204：检测上述线性调频信号的初始频率；
S205：根据上述初始频率解调出上述线性调频信号对应的比特序列分组；
S206：根据上述初始频率调整上述频率补偿因子；
S207：判断是否还有需要解调的线性调频信号，当上述判断结果为是，则再次执行步骤S203至S206，当上述判断结果为否，则执行下一步骤S208；
S208：对上述比特序列分组进行解码。
具体地，对于步骤S203～步骤S207，是对线性调频信号按照单个线性调频信号持续时间Ts来进行检测频率和频率补偿，每一个Ts时间内只包含一个线性调频信号，对应一个初始频率，对该初始频率进行补偿后对应调整用于下一个Ts时间的频率补偿因子，从而一直循环遍历完所有的线性调频信号。
进一步地，对于步骤S201，在接收端，接收到信号并采样，接收到的信号经过奈奎斯特采样后获得线性调频信号，该线性调频信号如下所示：
Figure BDA0003673402500000101
其中，h(n)为信道增益，fd(n)表示多普勒频偏，
Figure BDA0003673402500000102
表示传输过程中的相位变化，w(n)表示接收机噪声，xt(n)为原始线性调频信号，B表示信号带宽。
进一步地，对于步骤S202，在接收端，获取初始频偏有多种方式，例如，可以通过前导序列完成初始频偏估计与初始定时，认为采样起始时刻等于初始到达时刻，以持续时间Ts作为奈奎斯特采样的采样间隔，那么第i个Ts周期内接收到的信号如下所示：
Figure BDA0003673402500000103
其中，fd′(n)表示经过初始频偏估计校正后的残留频偏，wi(n)表示接收机噪声，
Figure BDA0003673402500000104
表示相位。
进一步地，可根据情况设置频率补偿因子的初始值，用于对下一个采样间隔时间中采样得到的线性调频信号进行频率补偿。该初始值可以设置为0，或者是根据具体的通信环境进行调整，例如根据通信终端的行驶速率或者加速度等进行调整。
进一步地，对于步骤S203，由于多普勒fd′(n)是随时间变化的，需要对接收信号进行多普勒跟踪才能应对多普勒偏移带来的误检测，因此本发明采用跟踪环路进行多普勒跟踪。在检测过程中，以单个线性调频信号持续时间Ts为最小单元进行检测。首先，对接收到的第i个持续时间为Ts的信号进行频率补偿，表示为
Figure BDA0003673402500000111
其中，fi e为频率补偿因子，针对第一个单个线性调频信号持续时间Ts内的信号，将该信号的频率补偿因子
Figure BDA0003673402500000112
设置为步骤S202中设置的频率补偿因子的初始值，例如
Figure BDA0003673402500000113
针对后续的第i个(i>1)单个线性调频信号持续时间Ts内的信号，该信号的频率补偿因子fi e的值将在后续步骤中进行设置。
进一步地，对于步骤S204，以单个线性调频信号持续时间Ts为间隔检测上述线性调频信号的初始频率，包括以下内容：
初始频率的计算表达式具体参考实施例一中的初始频率集合，在此不再赘述。
进一步地，对于初始频率的检测，是通过估计出初始频率结合初始频率集合的计算表达式中的参数K值来获取，这是因为根据实施例一中所述方案，由参数K可以唯一地确定初始频率，因此，获得了参数K值就等同于获取了上述线性调频信号的初始频率，参数K与初始频率的关系表达式请参考实施例一，在此不再赘述。
具体地，参数K的估计值Ki *如下所示：
Figure BDA0003673402500000114
其中对于ni *有以下计算方式：
Figure BDA0003673402500000115
其中，ni *的估算表达式的物理意义是使得FFT点为最大值的序号；
Ki *的估算表达式的物理意义就是FFT点为最大值的序号经过四舍五入后的结果；
xl(n)为本地序列，如下所示：
Figure BDA0003673402500000121
以上表达式中的参数具体可参考实施例一中的线性调频信号和初始频率集合的详细描述，在此不再赘述。
进一步地，对于步骤S205，包括以下内容：
由于
Figure BDA0003673402500000122
可以唯一地确定初始频率，且在发送端有对应地将比特序列分组映射为参数Ki的关系
Figure BDA0003673402500000123
因此，根据上述的
Figure BDA0003673402500000124
就可以反向映射出该持续时间为Ts的信号唯一对应的比特序列分组，如下所示：
Figure BDA0003673402500000125
其中A-1为A的反映射。这样就根据
Figure BDA0003673402500000126
得到了一个完整的经过频率补偿以后的比特序列分组
Figure BDA0003673402500000127
进一步地，对于步骤S206，包括以下内容：
由于ni *与
Figure BDA0003673402500000128
也是一一对应的，可以根据ni *的取值来更新下一个频率补偿因子
Figure BDA0003673402500000129
的取值，如下所示：
Figure BDA00036734025000001210
具体地，G为调整策略函数，其自变量为ni *与
Figure BDA00036734025000001211
所得结果用于更新下一个频率补偿因子
Figure BDA00036734025000001212
并将更新后的频率补偿因子
Figure BDA00036734025000001213
用于下一个持续时间为Ts的信号的频率补偿。
具体地，调整策略函数G可以如下所示：
Figure BDA00036734025000001214
其中，0<Δf′,
Figure BDA00036734025000001215
为可调节的参数，％表示取余操作。
注意这只是其中一种实施方式，本发明对于调整策略函数G的具体实现方式不做限定。
另外，参数S/2也是可调节的参数。
进一步地，对于步骤S207，包括以下内容：
在接收端，每个持续时间为Ts，接收完信号，都要进行判断是否还有信号需要解调；当还有信号需要解调，则要继续重复步骤S203至S206，从而确保能够对所有信号进行了频率补偿和解调为比特序列分组。当确认接收完所有的信号以后，则可以进行下一步骤S208，再对得到的比特序列分组进行解码，最终获取到通信数据。
实施例三
为了更直观地说明本发明的抗多普勒的发送方法和抗多普勒的接收方法，下面举一个实际例子：
系统带宽为B＝1MHz，单个线性调频信号持续时间为Ts＝0.512ms时，时间带宽积为N＝512。当S＝4时，可用的线性调频信号的初始频率集合大小为512/4＝128。假设fr＝0，那么初始频率集合如下所示：
Figure BDA0003673402500000131
因此p＝7。假设需传输800比特，这800个比特可以是由原始通信数据经过编码加扰以及交织后产生的，那么需要填充5比特，填充后的信息比特序列划分为g＝805/7＝115个分组，每个分组包含7个比特。同时，函数A为将每7比特转为10进制数作为K的取值，即K＝20b1+21b2+…+2p-1b7。这g个比特序列分组对应的线性调频信号依次作为发送信号，如下所示：
Figure BDA0003673402500000132
在接收端，对信号进行采样，对补偿后的信号进行检测，Ki的估计值可以表示为：
Figure BDA0003673402500000133
其中，ni *有以下计算方式：
Figure BDA0003673402500000134
其中，本地序列xl(n)表示为
Figure BDA0003673402500000141
函数A的反函数为：
Figure BDA0003673402500000142
因此可以估计出
Figure BDA0003673402500000143
其中，
Figure BDA0003673402500000144
接着更新频率补偿因子，表示为
Figure BDA0003673402500000145
即：
Figure BDA0003673402500000146
进一步地，参考附图9，如图中所示，显示了本实施例在大多普勒场景下的丢包率曲线，其中，包长为100字节。从图中可以看出，抗多普勒性能表现优异，基本与没有多普勒频偏的情况下相重合。
实施例四
再一方面，请参考图6，本发明提供一种抗多普勒的发送装置，包括：频率产生模块301，分组模块302，分组映射模块303，发送模块304。
该抗多普勒的发送装置可实现实施例一的抗多普勒的发送方法，将需要发送的通信数据使用通过选定的初始频率对应的线性调频信号进行调制，并发送给抗多普勒的接收装置进行通信，抗多普勒的接收装置的具体实现可参考实施例五。
在使用线性调频信号发送比特数据时，通过频率产生模块301设置初始频率集合，增加不同信号之间初始频率的间隔，从而增加抗多普勒漂移能力。
具体地，频率产生模块301根据可用的线性调频信号进行计算，获取线性调频信号的初始频率集合。
分组模块302将待发送的通信数据进行编码，转换为比特序列，并根据初始频率集合的大小对比特序列进行分组，获得一或多个比特序列分组，使得每个比特序列分组的长度相同，且这些比特序列分组的个数在后续分组映射时刚好可以将初始频率集合用完。
分组映射模块303将每个比特序列分组映射为初始频率集合中的一个不同的初始频率对应的线性调频信号。
发送模块304将分组映射模块303处理后的线性调频信号通过射频发送。
对于以上各模块涉及的抗多普勒的发送方法的相关具体流程，请参考前面的抗多普勒的发送方法实施例，在此不再赘述。
实施例五
又一方面，请参考图7、图8，本发明提供一种抗多普勒的接收装置，该抗多普勒的接收装置能够实现实施例二的抗多普勒的接收方法，接收并获取线性调频信号，并通过频率补偿来获取上述线性调频信号对应的初始频率，再通过解调和解码获取上述线性调频信号承载的比特序列分组，最终获取准确的通信数据。
优选地，抗多普勒的接收装置包括：接收模块401，频率检测模块402，分组反映射模块403，解码模块404。
其中，接收模块401接收信号，并对信号进行采样获得线性调频信号。
频率检测模块402完成对线性调频信号的初始频率检测，其中还包括对初始频率进行频率补偿。
分组反映射模块403将线性调频信号经过反映射得到该线性调频信号承载的比特序列分组。
解码模块404将得到的所有比特序列分组按顺序进行统一解码，获得最终的通信数据。
每个线性调频信号持续时间为Ts，在该时间周期内，频率检测模块402和分组反映射模块403之间会进行配合，每接收一个线性调频信号，都要进行判断是否还有下一个线性调频信号需要解调；当还有线性调频信号需要解调，则频率检测模块402和分组反映射模块403会继续工作，例如检测出当前的线性调频信号对应的初始频率，并进行分组反映射获取比特序列分组，从而确保能够对所有信号进行了频率补偿和解调为比特序列分组。
优选地，频率检测模块402包括：初始频偏估计单元4021，频率补偿单元4022，初始频率计算单元4023，频率补偿因子产生单元4024。
其中，初始频偏估计单元4021通过前导序列完成上述线性调频信号的初始频偏估计与初始定时，设置频率补偿因子的初始值。
频率补偿单元4022根据上述频率补偿因子对上述线性调频信号进行频率补偿。
初始频率计算单元4023检测上述线性调频信号的初始频率。
频率补偿因子产生单元4024根据上述初始频率调整上述频率补偿因子。
对于以上各模块涉及的抗多普勒的接收方法的相关具体流程，请参考前面的抗多普勒的接收方法实施例，在此不再赘述。
实施例六
又一方面，本发明提供一种抗多普勒的终端，包括实施例四的抗多普勒的发送装置和/或实施例五抗多普勒的接收装置，两个抗多普勒的终端之间可以通过实施例一的抗多普勒的发送方法和实施例二的抗多普勒的接收方法进行抗多普勒的移动通信。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
通过本发明实施例，可以显著改善多普勒漂移，提升高动态多普勒场景下的通信可靠性，具体的参考附图的性能变化图。

Claims (10)

1.一种抗多普勒的接收方法，其特征在于，所述接收方法包括以下步骤：
S201：接收信号，并对所述信号进行采样获得线性调频信号；
S202：通过前导序列完成对所述线性调频信号的初始频偏估计与初始定时，设置频率补偿因子的初始值；
S203：根据所述频率补偿因子对所述线性调频信号进行频率补偿；
S204：检测所述线性调频信号的初始频率；
S205：根据所述初始频率解调出所述线性调频信号对应的比特序列分组；
S206：根据所述初始频率调整所述频率补偿因子；
S207：判断是否还有需要解调的线性调频信号，当所述判断结果为是，则再次执行步骤S203至S206，当所述判断结果为否，则执行下一步骤S208；
S208：对所述比特序列分组进行解码。
2.根据权利要求1所述的抗多普勒的接收方法，其特征在于，步骤S201包括：
接收信号，并对所述信号进行奈奎斯特采样后获得线性调频信号，所述线性调频信号如下所示:
Figure FDA0003673402490000011
其中，h(n)为信道增益，fd(n)为多普勒频偏，
Figure FDA0003673402490000012
为传输过程中的相位变化，w(n)为接收机噪声，xt(n)为原始线性调频信号，B表示信号带宽。
3.根据权利要求2所述的抗多普勒的接收方法，其特征在于，步骤S202包括：
以持续时间Ts作为所述奈奎斯特采样的采样间隔，第i个Ts周期内接收到的所述线性调频信号如下所示：
Figure FDA0003673402490000013
其中，fd′(n)表示经过初始频偏估计校正后的残留频偏，wi(n)表示接收机噪声，
Figure FDA0003673402490000014
表示相位。
4.根据权利要求3所述的抗多普勒的接收方法，其特征在于，步骤S203包括：
对接收到的第i个持续时间为Ts的信号进行频率补偿，表示为：
Figure FDA0003673402490000021
其中，
Figure FDA0003673402490000022
为频率补偿因子。
5.根据权利要求4所述的抗多普勒的接收方法，其特征在于，步骤S204包括：
初始频率的检测由参数K值唯一地确定，所述参数K的估计值Ki *如下所示：
Figure FDA0003673402490000023
其中，S为发送端用于调整频率间隔的参数，取值为大于或等于2的常数；
对于ni *有以下计算方式：
Figure FDA0003673402490000024
xl(n)为本地序列，如下所示：
Figure FDA0003673402490000025
6.根据权利要求5所述的抗多普勒的接收方法，其特征在于，步骤S205包括：
根据所述估计值
Figure FDA0003673402490000026
反向映射出所述线性调频信号yi′(n)唯一对应的比特序列分组
Figure FDA0003673402490000027
如下所示：
Figure FDA0003673402490000028
其中，在发送端有对应地将待发送比特序列分组
Figure FDA0003673402490000029
映射为参数Ki的关系
Figure FDA00036734024900000210
A-1为A的反映射。
7.根据权利要求5所述的抗多普勒的接收方法，其特征在于，步骤S206包括：
根据ni *的取值来更新下一个所述频率补偿因子
Figure FDA00036734024900000211
的取值，如下所示：
Figure FDA00036734024900000212
其中，G为调整策略函数，其自变量为ni *与
Figure FDA00036734024900000213
所得结果用于更新下一个所述频率补偿因子
Figure FDA00036734024900000214
并将更新后的所述频率补偿因子
Figure FDA00036734024900000215
用于下一个持续时间为Ts的所述线性调频信号的频率补偿。
8.根据权利要求7所述的抗多普勒的接收方法，其特征在于，步骤S206包括：
调整策略函数G如下所示：
Figure FDA0003673402490000031
其中，
Figure FDA0003673402490000032
为可调节的参数，％表示取余操作。
9.一种抗多普勒的接收装置，其特征在于，包括：接收模块，频率检测模块，分组反映射模块，解码模块；
其中，所述接收模块接收信号，并对所述信号进行采样获得线性调频信号；
所述频率检测模块完成对所述线性调频信号的初始频率检测，其中还包括对所述初始频率进行频率补偿；
所述分组反映射模块将所述频率补偿后的的所述初始频率对线性调频信号进行反映射，经过反映射得到所述线性调频信号承载的比特序列分组；
所述解码模块将所有所述比特序列分组按顺序进行统一解码，获得最终的通信数据。
10.一种抗多普勒的终端，其特征在于，包括如权利要求9所述的抗多普勒的接收装置。
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