CN115987327B - 一种非常规格式帧的两级接收方法、系统、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非常规格式帧的两级接收方法、系统、设备及介质，包括获取基于UQPSK‑DSSS的格式帧，根据基于UQPSK‑DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息，将一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息，抽取二级存储数据软信息的数据进行译码，得到基于UQPSK‑DSSS的格式帧的有效信息，能够适用于基于UQPSK‑DSSS的非常规格式的波形帧接收情况，缩短了计算时延，改善了接收信号的信噪比条件，提高了通信系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及数据接收相关技术领域，尤其是涉及一种非常规格式帧的两级接收方法、系统、设备及介质。
背景技术
非平衡QPSK(UQPSK)是一种广泛应用于卫星通信系统的调制方式，其同相支路和正交支路传输不相干的两路独立数据流，可以采用不同的码速率和功率。该方式可适用于导航星座星间链路通信、通信侦察和软件无线电等非协作通信系统中。在卫星系统的正向和反向通信链路中，根据链路中不同数据组成及不同模式的区别，UQPSK信号的I、Q两路可以选择扩频或不扩频，其中，采用长、短周期PN码扩频结合是常用的UQPSK调制方式，该方式称为UQPSK-DSSS通信系统。
传统通信系统接收机通常使用导频进行载波同步中的相位跟踪，之后对数据进行相应的解扩、解调与译码等。然而，传统通信系统接收机的一般处理流程不适用于基于UQPSK-DSSS的非常规格式的波形帧接收情况，而且系统时延与资源消耗都比较高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提出一种非常规格式帧的两级接收方法、系统、设备及介质，能够适用于基于UQPSK-DSSS的非常规格式的波形帧接收情况，缩短计算时延，改善接收信号的信噪比条件，提高通信系统的稳定性。
本发明的第一方面，提供了一种非常规格式帧的两级接收方法，包括如下步骤：
获取基于UQPSK-DSSS的格式帧；
根据所述基于UQPSK-DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息；
将所述一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息；
抽取所述二级存储数据软信息的数据进行译码，得到所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的有效信息。
根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：
本方法通过获取基于UQPSK-DSSS的格式帧，根据基于UQPSK-DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息，将一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息，抽取二级存储数据软信息的数据进行译码，得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的有效信息，能够适用于基于UQPSK-DSSS的非常规格式的波形帧接收情况，缩短了计算时延，改善了接收信号的信噪比条件，提高了通信系统的稳定性。
根据本发明的一些实施例，在所述获取基于UQPSK-DSSS的格式帧之后，还包括：
将所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的I路导频用长度为2K的扩频码序列{a}进行扩频，得到扩频后I路导频数据；
将所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的Q路数据分别用长度为K的扩频码序列{m},{p}进行扩频，得到扩频后Q路数据，其中，所述Q路数据由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成，其中，所述将所述Q路数据分别用长度为K的扩频码序列{m},{p}进行扩频，得到扩频后Q路数据的计算公式为：
Z＝X+Y＝(H+1)*Y
X＝H*Y
L＝Z*K
其中，Z为由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度，X为所述经过编码后的信源，Y为所述伪随机序列，H为剪裁拼接时插入一个伪随机序列需要间隔的比特数据长度，L为所述扩频后Q路数据；
根据所述扩频后I路导频数据与所述扩频后Q路数据计算得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，其中，所述根据所述扩频后I路导频数据与所述扩频后Q路数据计算得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型计算公式为：
s(t)＝cI(t)cos(2πf0t+φ0)+cQ(t)(2πf0t+φ0)
cI(t)＝AIa(t)
cQ(t)＝AQb(t)
其中，s(t)为t时刻基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，cI(t)为t时刻扩频后I路导频数据，cQ(t)为t时刻扩频后Q路数据，f0为载频，φ0为初相，t0是初始时间，AI为I路幅值，AQ为Q路幅值，a(t)为t时刻I路扩频数据，b(t)为t时刻Q路扩频数据，ak为所述扩频码序列{a}的元素，所述Q路数据发送为0时bk为所述扩频码序列{m}的元素，所述Q路数据发送为1时bk为所述扩频码序列{p}的元素，Tc为码片时宽，S为信号功率，ρ为I路和Q路的功率比，g(t)为平均能量为1的基带成型脉冲，ak为零均值的随机调制信息，bk为零均值的随机调制信息。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述基于UQPSK-DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息，包括：
根据所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型与本地多组序列的已调制信号进行共轭相乘计算，得到多路并行结果；
根据所述多路并行结果进行并行峰值计算，得到多路并行峰值；
判断所述多路并行峰值与预先设置的门限值的大小，若所述多路并行峰值大于预先设置的门限值，则记录当前过门限的路数；
根据所述当前过门限的路数确定对应Q路数据两个符号的正负号；
将所述对应Q路数据两个符号的正负号赋予所述多路并行峰值，得到所述一级存储数据软信息。
根据本发明的一些实施例，所述将所述一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息，包括：
判断所述一级存储数据软信息的总符号数与所述由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度的大小；
若所述一级存储数据软信息的总符号数大于所述由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度，则从所述一级存储数据软信息的总符号数中抽取Y个符号与本地伪随机序列在H+1个符号内进行滑动相关计算，得到滑动相关结果；
计算所述滑动相关结果的峰值，得到H+1个峰值结果；
对所述H+1个峰值结果进行判决，得到UQPSK-DSSS格式帧的Q路数据的起始位置；
根据所述UQPSK-DSSS格式帧的Q路数据的起始位置，得到二级存储数据软信息。
根据本发明的一些实施例，所述I路导频数据的扩频序列为向量a，所述Q路数据的扩频序列为向量b，所述扩频序列为向量b包括[m，m,[m，p,[p，m，[p，p四种情况，所述根据所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型与本地多组序列的已调制信号进行共轭相乘计算，得到多路并行结果的计算公式为：
s＝a+b*j
r＝s+n
ri＝yi+n i＝1,2,3,4
r1＝r*(a+[m，m]*j)*＝(s+n)*(a+[m，m]*j)*＝(a+b*j+n)*(a+[m，m]*j)*
r2＝r*(a+[m，p]*j)*＝(s+n)*(a+[m，p]*j)*＝(a+b*j+n)*(a+[m，p]*j)*
r3＝r*(a+[p，m]*j)*＝(s+n)*(a+[p，m]*j)*＝(a+b*j+n)*(a+[p，m]*j)*
r4＝r*(a+[p，p]*j)*＝(s+n)*(a+[p，p]*j)*＝(a+b*j+n)*(a+[p，p]*j)*
其中，a+[m，m]*j，a+[m，p]*j，a+[p，m]*j与a+[p，p]*j为本地四组序列，[m，m],[m，p],[p，m]与[p，p]为两个长度为K的向量拼接成一个长度为2K的向量，s为UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，r为经过匹配滤波器后的接收信号，n为服从均值为0方差为σ2的复高斯白噪声，ri为第i路并行结果，yi为第i路UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述多路并行结果进行并行峰值计算，得到多路并行峰值的计算公式为：
ei＝hi1+hi2
其中，hi1为第i路前一个的多路并行峰值，hi2为第i路后一个多路并行峰值，rik为第i路对应的k值范围内的并行结果，yik为第i路对应的k值范围内的第i路UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型,ei为第i路的多路并行峰值。
本发明的第二方面，提供一种非常规格式帧的两级接收系统，所述非常规格式帧的两级接收系统包括：
格式帧获取模块，用于获取基于UQPSK-DSSS的格式帧；
并行搜索模块，用于根据所述基于UQPSK-DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息；
限定搜索模块，用于将所述一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息；
数据译码模块，用于抽取所述二级存储数据软信息的数据进行译码，得到所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的有效信息。
本系统通过获取基于UQPSK-DSSS的格式帧，根据基于UQPSK-DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息，将一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息，抽取二级存储数据软信息的数据进行译码，得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的有效信息，能够适用于基于UQPSK-DSSS的非常规格式的波形帧接收情况，缩短了计算时延，改善了接收信号的信噪比条件，提高了通信系统的稳定性。
根据本发明的一些实施例，所述非常规格式帧的两级接收方法系统还包括：
I路导频扩频模块，用于将所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的I路导频用长度为2K的扩频码序列{a}进行扩频，得到扩频后I路导频数据；
Q路数据扩频模块，用于将所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的Q路数据分别用长度为K的扩频码序列{m},{p}进行扩频，得到扩频后Q路数据，其中，所述Q路数据由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成，其中，所述将所述Q路数据分别用长度为K的扩频码序列{m},{p}进行扩频，得到扩频后Q路数据的计算公式为：
Z＝X+Y＝(H+1)*Y
X＝H*Y
L＝Z*K
其中，Z为由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度，X为所述经过编码后的信源，Y为所述伪随机序列，H为剪裁拼接时插入一个伪随机序列需要间隔的比特数据长度，L为所述扩频后Q路数据；
信号模型计算模块，用于根据所述扩频后I路导频数据与所述扩频后Q路数据计算得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，其中，所述根据所述扩频后I路导频数据与所述扩频后Q路数据计算得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型计算公式为：
s(t)＝cI(t)cos(2πf0t+φ0)+cQ(t)(2πf0t+φ0)
cI(t)＝AIa(t)
cQ(t)＝AQb(t)
其中，s(t)为t时刻基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，cI(t)为t时刻扩频后I路导频数据，cQ(t)为t时刻扩频后Q路数据，f0为载频，φ0为初相，t0是初始时间，AI为I路幅值，AQ为Q路幅值，a(t)为t时刻I路扩频数据，b(t)为t时刻Q路扩频数据，ak为所述扩频码序列{a}的元素，所述Q路数据发送为0时bk为所述扩频码序列{m}的元素，所述Q路数据发送为1时bk为所述扩频码序列{p}的元素，Tc为码片时宽，S为信号功率，ρ为I路和Q路的功率比，g(t)为平均能量为1的基带成型脉冲，ak为零均值的随机调制信息，bk为零均值的随机调制信息。
本发明的第三方面，提供了一种非常规格式帧的两级接收电子设备，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行上述的非常规格式帧的两级接收方法。
本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行上述的非常规格式帧的两级接收方法。
需要注意的是，本发明的第二方面至第四方面与现有技术之间的有益效果与上述的一种非常规格式帧的两级接收系统与现有技术之间的有益效果相同，此处不再细述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是传统通信系统的波形帧结构图；
图2是本发明一实施例的一种非常规格式帧的两级接收方法的流程图；
图3是本发明一实施例的基于UQPSK-DSSS的非常规格式的波形帧结构图；
图4是本发明一实施例的基于UQPSK-DSSS的非常规格式的波形帧的的顶层模块设计框图；
图5是本发明一实施例的一种非常规格式帧的两级接收系统的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，传统通信系统的物理层数据帧结构主要由三部分组成：帧头、数据和导频，传统通信系统的波形帧结构中，帧头一般用于定时同步、频偏估计和信噪比估计，导频用于相位跟踪。
非平衡QPSK(UQPSK)是一种广泛应用于卫星通信系统的调制方式，其同相支路和正交支路传输不相干的两路独立数据流，可以采用不同的码速率和功率。该方式可适用于导航星座星间链路通信、通信侦察和软件无线电等非协作通信系统中。在卫星系统的正向和反向通信链路中，根据链路中不同数据组成及不同模式的区别，UQPSK信号的I、Q两路可以选择扩频或不扩频，其中，采用长、短周期PN码扩频结合是常用的UQPSK调制方式，该方式称为UQPSK-DSSS通信系统。
传统通信系统接收机通常使用导频进行载波同步中的相位跟踪，之后对数据进行相应的解扩、解调与译码等。然而，传统通信系统接收机的一般处理流程不适用于基于UQPSK-DSSS的非常规格式的波形帧接收情况，而且系统时延与资源消耗都比较高。
为了解决上述技术缺陷，参照图2与图3，本发明还提供了一种非常规格式帧的两级接收方法，包括：
步骤S101、获取基于UQPSK-DSSS的格式帧。
步骤S102、根据基于UQPSK-DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息。
步骤S103、将一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息。
步骤S104、抽取二级存储数据软信息的数据进行译码，得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的有效信息。
本方法通过获取基于UQPSK-DSSS的格式帧，根据基于UQPSK-DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息，将一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息，抽取二级存储数据软信息的数据进行译码，得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的有效信息，能够适用于基于UQPSK-DSSS的非常规格式的波形帧接收情况，缩短了计算时延，改善了接收信号的信噪比条件，提高了通信系统的稳定性。
在一些实施例中，在获取基于UQPSK-DSSS的格式帧之后，还包括：
将基于UQPSK-DSSS的格式帧的I路导频用长度为2K的扩频码序列{a}进行扩频，得到扩频后I路导频数据；
将基于UQPSK-DSSS的格式帧的Q路数据分别用长度为K的扩频码序列{m},{p}进行扩频，得到扩频后Q路数据，其中，Q路数据由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成，其中，将Q路数据分别用长度为K的扩频码序列{m},{p}进行扩频，得到扩频后Q路数据的计算公式为：
Z＝X+Y＝(H+1)*Y
X＝H*Y
L＝Z*K
其中，Z为由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度，X为经过编码后的信源，Y为伪随机序列，H为剪裁拼接时插入一个伪随机序列需要间隔的比特数据长度，L为扩频后Q路数据；
根据扩频后I路导频数据与扩频后Q路数据计算得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，其中，根据扩频后I路导频数据与扩频后Q路数据计算得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型计算公式为：
s(t)＝cI(t)cos(2πf0t+φ0)+cQ(t)(2πf0t+φ0)
cI(t)＝AIa(t)
cQ(t)＝AQb(t)
其中，s(t)为t时刻基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，cI(t)为t时刻扩频后I路导频数据，cQ(t)为t时刻扩频后Q路数据，f0为载频，φ0为初相，t0是初始时间，AI为I路幅值，AQ为Q路幅值，a(t)为t时刻I路扩频数据，b(t)为t时刻Q路扩频数据，ak为扩频码序列{a}的元素，Q路数据发送为0时bk为扩频码序列{m}的元素，Q路数据发送为1时bk为扩频码序列{p}的元素，Tc为码片时宽，S为信号功率，ρ为I路和Q路的功率比，g(t)为平均能量为1的基带成型脉冲，ak为零均值的随机调制信息，bk为零均值的随机调制信息。
在一些实施例中，根据基于UQPSK-DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息，包括：
根据基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型与本地多组序列的已调制信号进行共轭相乘计算，得到多路并行结果；
根据多路并行结果进行并行峰值计算，得到多路并行峰值；
判断多路并行峰值与预先设置的门限值的大小，若多路并行峰值大于预先设置的门限值，则记录当前过门限的路数；
根据当前过门限的路数确定对应Q路数据两个符号的正负号；
将对应Q路数据两个符号的正负号赋予多路并行峰值，得到一级存储数据软信息。
在一些实施例中，将一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息，包括：
判断一级存储数据软信息的总符号数与由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度的大小；
若一级存储数据软信息的总符号数大于由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度，则从一级存储数据软信息的总符号数中抽取Y个符号与本地伪随机序列在H+1个符号内进行滑动相关计算，得到滑动相关结果；
计算滑动相关结果的峰值，得到H+1个峰值结果；
对H+1个峰值结果进行判决，得到UQPSK-DSSS格式帧的Q路数据的起始位置；
根据UQPSK-DSSS格式帧的Q路数据的起始位置，得到二级存储数据软信息。
在一些实施例中，I路导频数据的扩频序列为向量a，Q路数据的扩频序列为向量b，扩频序列为向量b包括[m，m,[m，p,[p，m，[p，p四种情况，根据基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型与本地多组序列的已调制信号进行共轭相乘计算，得到多路并行结果的计算公式为：
s＝a+b*j
r＝s+n
ri＝yi+n i＝1,2,3,4
r1＝r*(a+[m，m]*j)*＝(s+n)*(a+[m，m]*j)*＝(a+b*j+n)*(a+[m，m]*j)*
r2＝r*(a+[m，p]*j)*＝(s+n)*(a+[m，p]*j)*＝(a+b*j+n)*(a+[m，p]*j)*
r3＝r*(a+[p，m]*j)*＝(s+n)*(a+[p，m]*j)*＝(a+b*j+n)*(a+[p，m]*j)*
r4＝r*(a+[p，p]*j)*＝(s+n)*(a+[p，p]*j)*＝(a+b*j+n)*(a+[p，p]*j)*
其中，a+[m，m]*j，a+[m，p]*j，a+[p，m]*j与a+[p，p]*j为本地四组序列，[m，m],[m，p],[p，m]与[p，p]为两个长度为K的向量拼接成一个长度为2K的向量，s为UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，r为经过匹配滤波器后的接收信号，n为服从均值为0方差为σ2的复高斯白噪声，ri为第i路并行结果，yi为第i路UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型。
在一些实施例中，根据多路并行结果进行并行峰值计算，得到多路并行峰值的计算公式为：
ei＝hi1+hi2
其中，hi1为第i路前一个的多路并行峰值，hi2为第i路后一个多路并行峰值，rik为第i路对应的k值范围内的并行结果，yik为第i路对应的k值范围内的第i路UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型,ei为第i路的多路并行峰值。
在一些实施例中，假设发端在某一时刻发送数据为{00}时,根据高斯白噪声特性可得并行相关结果为：
r1＝(a+[m,m]*j+n).*(a+[m,m]*j)*＝a2+[m2,m2]+n
r2＝(a+[m,m]*j+n).*(a+[m,p]*j)*＝a2+[m2,pm]+a.*[0,m-p]*j+n
r3＝(a+[m,m]*j+n).*(a+[p,m]*j)*＝a2+[pm,m2]+a.*[m-p,0]*j+n
r4＝(a+[m，m]*j+n).*(a+[p，p]*j)*＝a2+[pm，pm]+a.*[m-p,m-p]*j+n
本发明提出的多路并行相关过程可以在FPGA中使用流水操作，缩短计算时延；且多路并行相关过程相当于解扩处理，可有效改善接收信号的信噪比条件，提高通信系统的稳定性。
在一些实施例中，假设发端在某一时刻发送数据为{00}时,yi为：
y1＝a2+[m2,m2]
y2＝a2+[m2,pm]+a.*[0,m-p]*j
y3＝a2+[pm,m2]+a.*[m-p,0]*j
y4＝a2+[pm，pm]+a.*[m-p,m-p]*j
具体的，本发明计算每次信号滑动后长度为2k个码片的并行相关，由于2k个码片一共包括I路一个导频符号，Q路两个数据符号，因此本发明提出每次四路并行相关后共计算得到8个多路并行峰值以利于存储数据软信息模块调用，每一路有前后两个峰值hi1和hi2。
具体的，本发明提供一个应用实例：
参照图4，在FPGA实现中，基于非常规格式帧的两级并行同步接收方案的顶层模块设计中输入包括复位信号rst、系统时钟clk、接收数据的同相分量I_data_i、正交分量I_data_q及接收数据使能I_data_en，输出为数据软信息数据O_data_i、O_data_q及输出使能O_data_en。
参照表1，表1为非常规格式帧的两级接收方法的顶层模块接口设计。
表1
| 引脚名称 | 信号方向 | 位宽(bit) | 备注 |
| rst | I | 1 | 复位信号，高电平复位 |
| clk | I | 1 | 系统时钟 |
| I_data_en | I | 1 | 数据输入使能，高电平有效 |
| I_data_i | I | 16 | 输入I路数据 |
| I_data_q | I | 16 | 输入Q路数据 |
| O_data_en | O | 1 | 数据输出使能，高电平有效 |
| O_data_i | O | 6 | 输出I路数据 |
| O_data_q | O | 6 | 输出Q路数据 |
在FPGA的实现中，非常规格式帧的两级接收方法包括一级同步和二级同步以及存储数据软信息(SDSI)，其中一级同步包括以下几个部分：并行相关(PCORR)、并行计算峰值(PCP)、并行判决(PDEC)、确定数据符号(DDPM)；二级同步主要包括以下几个部分：限定搜索判断(LSD)、抽取伪随机序列(ESI)、相关(CORR)、计算峰值(CPEAK)、确定帧起始位置(DFI)。
(1)一级同步：并行搜索
并行相关(PCORR)：该模块将接收信号与本地多路已调制序列进行并行相关处理，进行并行相关处理时可根据Q路序列的四种可能情况{00,01,10,11}以及存入寄存器的序列值是0还是1来决定接收信号I_data_iq的I路和Q路是否做取反运算，然后输出四路并行相关结果；
并行计算峰值(PCP)：对四路并行相关结果进行累加计算得到每一路的峰值；本发明计算每次信号滑动后长度为2k个码片的并行相关，由于2k个码片一共包括一个I路导频符号，两个Q路数据符号，因此本发明提出每次四路并行相关后共计算得到8个多路并行峰值peak1～peak8，该结果有利于后续模块存储解调数据软信息。
并行判决(PDEC)：该模块将并行计算的峰值经过处理后与预先设置的门限γ进行对比，确定过门限的路数；并行判决将peak1～peak8按照公式进行两两相加后与预先设置的门限γ进行对比，得到判决结果pdec；本发明提出的将每路峰值相加后再进行判决的处理，可有效利用高斯白噪声特性改善信号处理过程中的信噪比条件，提高系统稳定性。
确定数据符号(DDPM)：根据并行判决结果确定发端发送的数据符号，确定的过门限路数，来确定发端发送的数据序列进而确定Q路两个数据符号的正负号。
(2)存储数据软信息(SDSI)：根据一级同步中的确定发送数据及其符号结果，将相应峰值存储在寄存器RAM_d1中用于二级同步及译码模块，存储的数据软信息相当于对基于UQPSK-DSSS的调制信号进行解调解扩处理，可有效降低后续模块处理的复杂度，更利于FPGA实现中的流水操作。
(3)二级同步：限定搜索
限定搜索判断(LSD)：该模块主要是判断寄存器RAM_d1中存储的数据个数是否大于等于一帧长度L；当存储的数据个数大于等于一帧长度后输出判断结果lsd，否则继续等待直至满足条件.
抽取伪随机序列(ESI)：根据限定搜索判断结果lsd以及调制发送过程中的剪裁拼接规则，从寄存器RAM_d1中抽取伪随机序列seq；
相关(CORR)：完成抽取的伪随机序列seq和存入寄存器REG_seq里的本地序列(Gold码)相关，抽取的伪随机序列seq根据寄存器REG_seq里的本地Gold码是0还是1做取反运算，该运算对seq使用三目运算符即可完成，运算量较小；
计算峰值(CPEAK)：对相关后的序列进行累加计算峰值cpeak；
确定帧起始位置(DFI)：通过使用多级比较器对计算得到的H+1个峰值结果进行判决，最大峰值的位置即为帧数据的起始位置，确定了帧数据的起始位置后就可以从寄存器RAM_d1中根据剪裁拼接规则抽取数据软信息用于译码模块。
另外，参照图5，本发明的一个实施例，提供一种非常规格式帧的两级接收系统，包括格式帧获取模块1100、并行搜索模块1200、限定搜索模块1300以及数据译码模块1400，其中：
格式帧获取模块1100用于获取基于UQPSK-DSSS的格式帧；
并行搜索模块1200用于根据基于UQPSK-DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息；
限定搜索模块1300用于将一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息；
数据译码模块1400用于抽取二级存储数据软信息的数据进行译码，得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的有效信息。
本系统通过获取基于UQPSK-DSSS的格式帧，根据基于UQPSK-DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息，将一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息，抽取二级存储数据软信息的数据进行译码，得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的有效信息，能够适用于基于UQPSK-DSSS的非常规格式的波形帧接收情况，缩短了计算时延，改善了接收信号的信噪比条件，提高了通信系统的稳定性。
在一些实施例中，非常规格式帧的两级接收方法系统还包括：
I路导频扩频模块，用于将基于UQPSK-DSSS的格式帧的I路导频用长度为2K的扩频码序列{a}进行扩频，得到扩频后I路导频数据；
Q路数据扩频模块，用于将基于UQPSK-DSSS的格式帧的Q路数据分别用长度为K的扩频码序列{m},{p}进行扩频，得到扩频后Q路数据，其中，Q路数据由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成，其中，将Q路数据分别用长度为K的扩频码序列{m},{p}进行扩频，得到扩频后Q路数据的计算公式为：
Z＝X+Y＝(H+1)*Y
X＝H*Y
L＝Z*K
其中，Z为由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度，X为经过编码后的信源，Y为伪随机序列，H为剪裁拼接时插入一个伪随机序列需要间隔的比特数据长度，L为扩频后Q路数据；
信号模型计算模块，用于根据扩频后I路导频数据与扩频后Q路数据计算得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，其中，根据扩频后I路导频数据与扩频后Q路数据计算得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型计算公式为：
s(t)＝cI(t)cos(2πf0t+φ0)+cQ(t)(2πf0t+φ0)
cI(t)＝AIa(t)
cQ(t)＝AQb(t)
其中，s(t)为t时刻基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，cI(t)为t时刻扩频后I路导频数据，cQ(t)为t时刻扩频后Q路数据，f0为载频，φ0为初相，t0是初始时间，AI为I路幅值，AQ为Q路幅值，a(t)为t时刻I路扩频数据，b(t)为t时刻Q路扩频数据，ak为扩频码序列{a}的元素，Q路数据发送为0时bk为扩频码序列{m}的元素，Q路数据发送为1时bk为扩频码序列{p}的元素，Tc为码片时宽，S为信号功率，ρ为I路和Q路的功率比，g(t)为平均能量为1的基带成型脉冲，ak为零均值的随机调制信息，bk为零均值的随机调制信息。
需要注意的是，本系统实施例与上述的系统实施例是基于相同的发明构思，因此上述方法实施例的相关内容同样适用于本系统实施例，这里不再赘述。
本申请还提供一种非常规格式帧的两级接收电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现：如上述的非常规格式帧的两级接收方法。
处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
实现上述实施例的非常规格式帧的两级接收方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被处理器执行时，执行上述实施例中的非常规格式帧的两级接收方法，例如，执行以上描述的图2中的方法步骤S101至步骤S104。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行：如上述的非常规格式帧的两级接收方法。
该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述电子设备实施例中的一个处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的非常规格式帧的两级接收方法，例如，执行以上描述的图2中的方法步骤S101至步骤S104。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序单元或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序单元或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种非常规格式帧的两级接收方法，其特征在于，所述非常规格式帧的两级接收方法包括：
获取基于UQPSK-DSSS的格式帧；
根据所述基于UQPSK-DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息，具体为：
根据所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型与本地多组序列的已调制信号进行共轭相乘计算，得到多路并行结果；
根据所述多路并行结果进行并行峰值计算，得到多路并行峰值；
判断所述多路并行峰值与预先设置的门限值的大小，若所述多路并行峰值大于预先设置的门限值，则记录当前过门限的路数；
根据所述当前过门限的路数确定对应Q路数据两个符号的正负号；
将所述对应Q路数据两个符号的正负号赋予所述多路并行峰值，得到所述一级存储数据软信息；
将所述一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息，具体为：
判断所述一级存储数据软信息的总符号数与所述由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度的大小；
若所述一级存储数据软信息的总符号数大于所述由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度，则从所述一级存储数据软信息的总符号数中抽取Y个符号与本地伪随机序列在H+1个符号内进行滑动相关计算，得到滑动相关结果；
计算所述滑动相关结果的峰值，得到H+1个峰值结果；
对所述H+1个峰值结果进行判决，得到UQPSK-DSSS格式帧的Q路数据的起始位置；
根据所述UQPSK-DSSS格式帧的Q路数据的起始位置，得到二级存储数据软信息；
抽取所述二级存储数据软信息的数据进行译码，得到所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的有效信息。
2.根据权利要求1所述的一种非常规格式帧的两级接收方法，其特征在于，在所述获取基于UQPSK-DSSS的格式帧之后，还包括：
将所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的I路导频用长度为2K的扩频码序列{a}进行扩频，得到扩频后I路导频数据；
将所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的Q路数据分别用长度为K的扩频码序列{m},{p}进行扩频，得到扩频后Q路数据，其中，所述Q路数据由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成，其中，所述将所述Q路数据分别用长度为K的扩频码序列{m},{p}进行扩频，得到扩频后Q路数据的计算公式为：
Z＝X+Y＝(H+1)*Y
X＝H*Y
L＝Z*K
其中，Z为由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度，X为所述经过编码后的信源，Y为所述伪随机序列，H为剪裁拼接时插入一个伪随机序列需要间隔的比特数据长度，L为所述扩频后Q路数据；
根据所述扩频后I路导频数据与所述扩频后Q路数据计算得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，其中，所述根据所述扩频后I路导频数据与所述扩频后Q路数据计算得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型计算公式为：
s(t)＝cI(t)cos(2πf0t+φ0)+cQ(t)(2πf0t+φ0)
cI(t)＝AIa(t)
cQ(t)＝AQb(t)
其中，s(t)为t时刻基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，cI(t)为t时刻扩频后I路导频数据，cQ(t)为t时刻扩频后Q路数据，f0为载频，φ0为初相，t0是初始时间，AI为I路幅值，AQ为Q路幅值，a(t)为t时刻I路扩频数据，b(t)为t时刻Q路扩频数据，ak为所述扩频码序列{a}的元素，所述Q路数据发送为0时bk为所述扩频码序列{m}的元素，所述Q路数据发送为1时bk为所述扩频码序列{p}的元素，Tc为码片时宽，S为信号功率，ρ为I路和Q路的功率比，g(t)为平均能量为1的基带成型脉冲，ak为零均值的随机调制信息，bk为零均值的随机调制信息。
3.根据权利要求2所述的一种非常规格式帧的两级接收方法，其特征在于，所述I路导频数据的扩频序列为向量a，所述Q路数据的扩频序列为向量b，所述扩频序列为向量b包括[m，m,[m，p,[p，m，[p，p四种情况，所述根据所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型与本地多组序列的已调制信号进行共轭相乘计算，得到多路并行结果的计算公式为：
s＝a+b*j
r＝s+n
ri＝yi+n i＝1,2,3,4
r1＝r*(a+[m，m*j*＝(s+n)*(a+[m，m*j*
＝(a+b*j+n)*(a+[m，m*j*
r2＝r*(a+[m，p*j*＝(s+n)*(a+[m，p*j*
＝(a+b*j+n)*(a+[m，p*j*
r3＝r*(a+[p，m*j*＝(s+n)*(a+[p，m*j*
＝(a+b*j+n)*(a+[p，m*j*
r4＝r*(a+[p，p*j*＝(s+n)*(a+[p，p*j*
＝(a+b*j+n)*(a+[p，p*j*
其中，a+[m，m j，a+[m，p j，a+[p，m j与a+p，p j为本地四组序列，[m，m,[m，p,[p，m与[p，p为两个长度为K的向量拼接成一个长度为2K的向量，s为UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，r为经过匹配滤波器后的接收信号，n为服从均值为0方差为σ2的复高斯白噪声，ri为第i路并行结果，yi为第i路UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型。
4.根据权利要求3所述的一种非常规格式帧的两级接收方法，其特征在于，所述根据所述多路并行结果进行并行峰值计算，得到多路并行峰值的计算公式为：
ei＝hi1+hi2
其中，hi1为第i路前一个的多路并行峰值，hi2为第i路后一个多路并行峰值，rik为第i路对应的k值范围内的并行结果，yik为第i路对应的k值范围内的第i路UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型,ei为第i路的多路并行峰值。
5.一种非常规格式帧的两级接收系统，其特征在于，所述非常规格式帧的两级接收系统包括：
格式帧获取模块，用于获取基于UQPSK-DSSS的格式帧；
并行搜索模块，用于根据所述基于UQPSK-DSSS的格式帧进行并行搜索，得到一级存储数据软信息，具体为：
根据所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型与本地多组序列的已调制信号进行共轭相乘计算，得到多路并行结果；
根据所述多路并行结果进行并行峰值计算，得到多路并行峰值；
判断所述多路并行峰值与预先设置的门限值的大小，若所述多路并行峰值大于预先设置的门限值，则记录当前过门限的路数；
根据所述当前过门限的路数确定对应Q路数据两个符号的正负号；
将所述对应Q路数据两个符号的正负号赋予所述多路并行峰值，得到所述一级存储数据软信息；
限定搜索模块，用于将所述一级存储数据软信息进行限定搜索，得到二级存储数据软信息，具体为：
判断所述一级存储数据软信息的总符号数与所述由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度的大小；
若所述一级存储数据软信息的总符号数大于所述由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度，则从所述一级存储数据软信息的总符号数中抽取Y个符号与本地伪随机序列在H+1个符号内进行滑动相关计算，得到滑动相关结果；
计算所述滑动相关结果的峰值，得到H+1个峰值结果；
对所述H+1个峰值结果进行判决，得到UQPSK-DSSS格式帧的Q路数据的起始位置；
根据所述UQPSK-DSSS格式帧的Q路数据的起始位置，得到二级存储数据软信息；
数据译码模块，用于抽取所述二级存储数据软信息的数据进行译码，得到所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的有效信息。
6.根据权利要求5所述的一种非常规格式帧的两级接收系统，其特征在于，所述非常规格式帧的两级接收系统还包括：
I路导频扩频模块，用于将所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的I路导频用长度为2K的扩频码序列{a}进行扩频，得到扩频后I路导频数据；
Q路数据扩频模块，用于将所述基于UQPSK-DSSS的格式帧的Q路数据分别用长度为K的扩频码序列{m},{p}进行扩频，得到扩频后Q路数据，其中，所述Q路数据由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成，其中，所述将所述Q路数据分别用长度为K的扩频码序列{m},{p}进行扩频，得到扩频后Q路数据的计算公式为：
Z＝X+Y＝(H+1)*Y
X＝H*Y
L＝Z*K
其中，Z为由经过编码后的信源和伪随机序列经过剪裁拼接组成的Q路数据长度，X为所述经过编码后的信源，Y为所述伪随机序列，H为剪裁拼接时插入一个伪随机序列需要间隔的比特数据长度，L为所述扩频后Q路数据；
信号模型计算模块，用于根据所述扩频后I路导频数据与所述扩频后Q路数据计算得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，其中，所述根据所述扩频后I路导频数据与所述扩频后Q路数据计算得到基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型计算公式为：
s(t)＝cI(t)cos(2πf0t+φ0)+cQ(t)(2πf0t+φ0)
cI(t)＝A1a(t)
cQ(t)＝AQb(t)
其中，s(t)为t时刻基于UQPSK-DSSS的格式帧的信号模型，cI(t)为t时刻扩频后I路导频数据，cQ(t)为t时刻扩频后Q路数据，f0为载频，φ0为初相，t0是初始时间，AI为I路幅值，AQ为Q路幅值，a(t)为t时刻I路扩频数据，b(t)为t时刻Q路扩频数据，ak为所述扩频码序列{a}的元素，所述Q路数据发送为0时bk为所述扩频码序列{m}的元素，所述Q路数据发送为1时bk为所述扩频码序列{p}的元素，Tc为码片时宽，S为信号功率，ρ为I路和Q路的功率比，g(t)为平均能量为1的基带成型脉冲，ak为零均值的随机调制信息，bk为零均值的随机调制信息。
7.一种非常规格式帧的两级接收设备，其特征在于，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如权利要求1至4任一项所述的一种非常规格式帧的两级接收方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至4任一项所述的一种非常规格式帧的两级接收方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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