CN116208191A - 无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法及装置，涉及通信技术领域，其中方法包括：生成第一级PN码与第二级PN码；使用第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列；使用第二级PN码分别对第一差分序列的每一个符号进行扩频，得到差分同步头；将差分信号发送至接收端，以使接收端接收到差分信号后进行解扩处理与解差分处理，得到第一解差分序列，并将第一级PN码与第一解差分序列进行滑动相关处理，搜索得到相关峰值点，差分信号包括数据序列与差分同步头，数据序列为承载信息的原始序列。通过采用两级PN码两级滑动相关能够准确找到相关峰值点，能够在大频偏低信噪比情况下保证良好的抗频偏效果，实现快速准确的同步。

Description

无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法及装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法及装置。

背景技术

在无人机与卫星通信中，数据帧的时间同步是数字通信中的关键技术之一，即数据接收端确定发送端所发送的数据帧的时域起点，从而按照约定的帧结构确定数据帧中各个符号的位置。在接收端提取出的同步头和有效数据是后续信号差分解调的基础，直接影响到系统的信号处理的性能。

现有的帧同步算法常使用一级差分扩频码对信号进行处理，在系统频偏较大、信号信噪比较低时，相关运算后寻找到的相关峰值幅度较低，难以确定相关峰的准确位置，导致在大频偏情况下无法完成准确同步。

发明内容

本申请提供一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法及装置，在频偏较大的情况下，采用两级PN码两级滑动相关能够准确找到相关峰值点，从而实现快速准确的同步，具有良好的抗频偏效果。

第一方面，本申请提供了一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法，应用于发送端，所述方法包括：

生成第一级PN码与第二级PN码；

使用所述第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列；

使用所述第二级PN码分别对所述第一差分序列的每一个符号进行扩频，得到差分同步头；将差分信号发送至接收端，以使所述接收端接收到所述差分信号后进行解扩处理与解差分处理，得到第一解差分序列，并将所述第一级PN码与所述第一解差分序列进行滑动相关处理，搜索得到相关峰值点，所述差分信号包括数据序列与所述差分同步头，所述数据序列为承载信息的原始序列。

通过采用上述技术方案，在发送端使用两级PN码对同步头序列进行差分编码与扩频，在接收端使用两级PN码滑动相关实现对差分信号的同步，能够抵抗系统频偏较大、信号信噪比较低带来的影响，准确确定相关峰位置并完成同步，具有良好的抗频偏效果与抗噪声能力。

可选的，所述生成第一级PN码与第二级PN码，包括：

基于系统最大频偏以及码片速率计算第二级PN码的符号长度，基于所述第二级PN码的符号长度生成第二级PN码，计算公式如下：

PL2＝f_c/2maxdetf

式中，PL2为第二级PN码的符号长度；

f_c为码片速率；

maxdetf为系统最大频偏；

使用系统增益公式计算第一级PN码的符号长度，基于所述第一级PN码的符号长度生成第一级PN码，所述系统增益公式如下：

Gain＝10log(PL1*PL2)

式中，Gain为系统增益；

PL1为第一级PN码的符号长度。

通过采用上述技术方案，可根据实际需要抵抗的噪声、耗费的逻辑计算资源以及m序列的特性，对PN码的长度作出调整，能够提高抗频偏效果，节省逻辑计算硬件资源。

可选的，所述使用所述第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列，包括：

在所述第一级PN码的最前端加入一个1值的符号；

使用所述添加符号后的第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列。

通过采用上述技术方案，在第一级PN码的最前端加入的一个1值的符号，相当于第一级PN码的启动数值，从启动数值处开始进行差分编码。

可选的，所述将差分信号发送至接收端之前，还包括：

对所述差分信号进行内插扩频处理，同时使用平方根升余弦滤波器对所述扩频后的差分信号进行滤波处理。

通过采用上述技术方案，发送前的差分信号经内插扩频处理，能够增加数字基带波形的采样率，减轻对模拟滤波的要求，便于信号传递给DAC；使用平方根升余弦滤波器能够抑制调整输出信号的旁瓣功率谱成分，抑制或避免邻道干扰。

第二方面，本申请提供了一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法，应用于接收端，所述方法包括：

接收差分信号，所述差分信号包括差分同步头与数据序列，所述差分同步头为同步序列经第一级PN码差分编码得到第一差分序列后，第二级PN码对所述第一差分序列的每一个符号进行扩频后得到，所述数据序列为承载信息的原始序列；

使用所述第二级PN码对所述差分信号进行滑动相关解扩，得到解扩序列；

将所述解扩序列的相邻符号差分相乘，得到第一解差分序列；

将所述第一解差分序列与所述第一级PN码滑动相关处理，搜索得到相关峰值点。

通过采用上述技术方案，在接收端使用两级PN码滑动相关，能够在系统频偏较大时，满足对于差分信号快速准确同步的要求，具有良好的抗频偏能力。

可选的，所述接收差分信号之后，还包括：

使用平方根升余弦滤波器对接收到的差分信号进行滤波处理。

通过采用上述技术方案，相较于普通的低通滤波器，平方根升余弦滤波器对过采样的数字信号处理具有更低要求，同时解调误码率也较低，与发送端匹配相同种类的滤波器，便于后面的处理能快速准确获得最佳采样点以实现同步。

可选的，所述将所述第一解差分序列与所述第一级PN码滑动相关处理，包括：

所述第一解差分序列间隔滑动隔离度个采样点与所述第一级PN码进行相乘相加，所述滑动隔离度为一个符号的采样点个数与所述第一级PN码的符号长度的乘积。

通过采用上述技术方案，在滑动相关时逐个点滑动，一次相关第一个点和最后一个点的间距为滑动隔离度个采样点，能够保证滑动相关扫描的码片精度。

第三方面，本申请提供了一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步装置，应用于发送端，所述装置包括：

伪随机序列生成模块，用于生成第一级PN码与第二级PN码；

差分编码模块，用于使用所述第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列；扩频模块，用于使用所述第二级PN码分别对所述第一差分序列的每一个符号进行扩频，得到差分同步头；

差分信号同步模块，用于将差分信号发送至接收端，以使所述接收端接收到所述差分信号后进行解扩处理与解差分处理，得到第一解差分序列，并将所述第一级PN码与所述第一解差分序列进行滑动相关处理，搜索得到相关峰值点，所述差分信号包括数据序列与所述差分同步头，所述数据序列为承载信息的原始序列。

第四方面，本申请提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述任意一项方法。

第五方面，本申请提供了一种电子设备，包括处理器、存储器和收发器，所述存储器用于存储指令，所述收发器用于和其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行如上述任意一项方法。

综上所述，本申请技术方案所带来的有益效果包括：在发送端使用两级PN码对差分同步头进行差分编码与扩频处理，在接收端使用相同的两级PN码对差分信号进行两级滑动相关以实现同步，与一级PN码扩频相比，在频偏较大的情况下，采用两级PN码差分相关仍能准确找到相关峰值点，从而实现快速准确的同步，具有良好的抗频偏效果。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种直接序列扩频的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法的流程示意图；

图3是本申请实施例提供的一种基带同步头生成过程的示意图；

图4是本申请实施例提供的一种不同滤波处理对比的信号眼图；

图5是本申请实施例提供的另一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的一种接收端图形化处理的流程示意图；

图7是本申请实施例提供的一种频偏较大时峰值点搜索的仿真对比图；

图8是本申请实施例提供的一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步装置的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

附图标记说明：10、伪随机序列生成模块；20、差分编码模块；30、扩频模块；40、差分信号同步模块；1000、电子设备；1001、处理器；1002、通信总线；1003、用户接口；1004、网络接口；1005、存储器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

首先对直接序列扩频通信的过程进行简要介绍，请参见图1，为本申请实施例提供的一种直接序列扩频的结构示意图，在发送端使用PN码对待传送的信息码元进行扩频，再进行载波调制处理后经信道传输至接收端，接收端首先恢复同步的伪随机码，将伪随机码与调制信号进行相乘解扩，经载波同步之后解调得到信息码元。

在本申请实施例的描述中，“示性的”、“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

请参见图2，为本申请实施例提供的一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法的流程示意图，该方法可依赖于计算机程序实现，可依赖于单片机实现，也可运行于基于冯诺依曼体系的无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步装置上。该计算机程序可集成在应用中，也可作为独立的工具类应用运行。本申请实施例以系统中的发送端为例，对无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法的具体步骤做详细说明。

S101，生成第一级PN码与第二级PN码。

第一级PN码与第二级PN码通常采用m序列或者GOLD序列，m序列与GOLD序列均为伪随机序列，m序列又称为最长线性移位寄存器序列，在硬件电路中，可通过连接本源多项式的反馈移位寄存器产生，GOLD序列是由两个码长相等、码时钟速率相同的m序列优选对模二加和构成的。第一级PN码用于差分编码，第二级PN码用于扩频，两级PN码均基于原始差分信号的同步序列生成，两级PN码的长度均为2^N-1。

在其中一个实施例中，基于系统最大频偏以及码片速率计算第二级PN码的符号长度，基于第二级PN码的符号长度生成第二级PN码，计算公式如下：

PL2＝f_c/2maxdetf

式中，PL2为第二级PN码的符号长度；

f_c为码片速率；

maxdetf为系统最大频偏。

本申请实施例为实现大频偏下的同步，对于扩频的第二级PN码的符号长度，需要根据系统最大频偏进行设定，举例来说，码片速率f_c设置为10MHz，扩频通信的第二级PN码的符号长度设置为127个符号时，同步最大可以抵抗的频偏为39KHz，而一般的通信系统的频偏在5KHz左右，完全可以满足大部分系统频偏较大的情况。

在其中一个实施例中，使用系统增益公式计算第一级PN码的符号长度，基于第一级PN码的符号长度生成第一级PN码，系统增益公式如下：

Gain＝10log(PL1*PL2)

式中，Gain为系统增益；

PL1为第一级PN码的符号长度。

根据系统最大频偏确定第二级PN码的符号长度之后，两级PN码的符号长度越大，所耗费的硬件计算资源也就越多，同时能够抵抗噪声的能力也就越强，综合考虑需要抵抗的噪声、硬件计算资源耗费以及m序列的特性，确定第一级PN码的长度。

本申请实施例中，以第一级PN码的符号长度为31，第二级PN码的符号长度为127为例，计算得到的系统增益为36dB，具有较好的抗噪声能力。

S102，使用第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列。

差分编码的公式如下：

差分编码得到的信号c_k是前一个差分编码的信号c_k-1上叠加了a_k的相位，即为第一差分序列为第一级PN码的码元与前一码元的差分处理。

在其中一个实施例中，在第一级PN码的最前端加入一个1值的符号；使用添加符号后的第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列。

第一级PN码最前端的1值的符号，相当于启动数值，开始进行差分编码是数值，由于第一级PN码的长度为2^N-1，添加启动数值后的第一差分序列的长度为2^N，便于扩频处理。

S103，使用第二级PN码分别对第一差分序列的每一个符号进行扩频，得到差分同步头。

请参见图3，为本申请实施例提供的一种基带同步头生成过程的示意图，从上至下的三段示意性序列分别为，添加符号后的第一级PN码、第一差分序列以及经第二级PN码扩频后的差分同步头。

对第一差分序列的每个符号进行扩频，使用第二级PN码来代替第一差分序列中的“1”，用取反的第二级PN码来代替第一差分序列中的“0”，使用具有高码片速率的宽带频谱对低码片速率的第一差分序列进行扩频，使用较大带宽传输较少的信息，能够获得通信速率之外的收益，如具有较好的抗频偏特性与抗噪声性能。

S104，将差分信号发送至接收端，以使接收端接收到差分信号后进行解扩处理与解差分处理，得到第一解差分序列，并将第一级PN码与第一解差分序列进行滑动相关处理，搜索得到相关峰值点，差分信号包括数据序列与差分同步头，数据序列为承载信息的原始序列。

将差分信号发送至接收端后，接收端对差分信号分别进行滑动相关解扩、差分相乘解差分以及滑动相关搜索峰值点，通过相关峰值点的位置求取频偏与同步点，进而完成频偏测量与定时同步，即在接收端还原原始信号，并找到差分同步头。

在其中一个实施例中，对差分信号进行内插扩频处理，同时使用平方根升余弦滤波器对扩频后的差分信号进行滤波处理。

内插使得一个码片变为多个点，内插因子为每个相邻码片之间内插点的个数，也可称为内插倍数，扩频之后的符号被扩为许多个码片，由于前后扩频码不同，频带得到扩展，信号速率得到很大提升，便于传递至DAC。

在其中一个实施例中，使用平方根升余弦滤波器对接收到的差分信号进行滤波处理。

平方根升余弦滤波器在处理过采样的数字信号时，能够保证采样点不失真，从而提高频谱利用率，请参见图4，为本申请实施例提供的一种不同滤波处理对比的信号眼图，图中上半部分为平方根升余弦滤波器的信号眼图，图中下半部分为普通低通滤波器的信号眼图，从图中可以获知，在发送端与接收端均采用平方根升余弦滤波器与在发送端与接收端均采用普通低通滤波器相比，采用平方根升余弦滤波器对于码间串扰与噪声带来的影响有较好抑制作用。

在本申请另一个实施例的无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法的步骤中，详细描述了接收端在接收到经过处理的差分信号之后，使用两级PN码进行滑动相关，搜寻同步头完成信号同步的过程，以实现大频偏情况下的信号同步。

请参见图5，为本申请实施例提供的另一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法的流程示意图。

S201，接收差分信号，差分信号包括差分同步头与数据序列，差分同步头为同步序列经第一级PN码差分编码得到第一差分序列后，第二级PN码对第一差分序列的每一个符号进行扩频后得到，数据序列为承载信息的原始序列。

获取差分同步头的步骤在上述实施例中已做详细描述，在此不再赘述。

S202，使用第二级PN码对差分信号进行滑动相关解扩，得到解扩序列。

差分信号由差分同步头与数据序列构成，如需完成同步，需要找到差分同步头的序列。使用第二级PN码对差分信号的进行滑动相关解扩，逐个点对差分信号第二级PN码作相关运算，直至找到滑动相关的峰值点，此处峰值点为解扩峰值点。

滑动隔离度为内插因子的数量，由于差分信号每个符号间内插了多个点，因此对于差分信号的滑动相关，每次采样的间隔为内插因子数量的采样点。

S203，将解扩序列的相邻符号差分相乘，得到第一解差分序列。

解扩信号的相邻符号的距离为内插因子与第二级PN码的长度的乘积，即差分过程延迟的采样点个数为内插因子与第二级PN码的长度的乘积，对解扩信号进行差分处理后得到两段连续的信号数据，举例来说，内插因子与第二级PN码的长度的乘积为LL2＝PL2*IPOINT，PL2为第二级PN码的符号长度，IPOINT为内插因子的内插倍数，因此差分处理的两段数据分别为(1+LL2：end)以及(1：end-LL2)，对差分处理后的两端数据共轭相乘，得到解差分的第一解差分序列。

S204，将第一解差分序列与第一级PN码滑动相关处理，搜索得到相关峰值点。

将接收到的差分信号进行解扩解差分处理之后，得到的第一解差分序列为同步序列与数据序列，差分同步头也变为同步序列，通过第一级PN码找到第一解差分序列中的同步序列，即可完成同步。

请参见图6，为本申请实施例提供的一种接收端图形化处理的流程示意图，图中将接收端的同步过程分为三个步骤，第一步为滑动相关解扩的步骤，第二步为延迟共轭相乘，解差分的步骤，第三步为滑动相关，搜索最终相关峰值点的步骤。

在其中一个实施例中，第一解差分序列间隔滑动隔离度个采样点与第一级PN码进行相乘相加，滑动隔离度为一个符号的采样点个数与第一级PN码的符号长度的乘积。

举例来说，一次相关第一个点与最后一个点的间距为第一级PN码的符号长度与一个符号对应的采样点个数的乘积，滑动相关的方法为逐个点滑动相关，每隔离LL2个采样点和对比的第一级PN码进行相乘相加，以搜索峰值点，峰值点的判定为满足峰均比和绝对数值，找到相关峰值点之后，通过计算峰值点相位，即可得到频偏数值，进而完成同步。

请参见图7，为本申请实施例提供的一种频偏较大时峰值点搜索的仿真对比图，由图中可以获知，传统的一级PN码直接相关的相关峰值点存在多个，在频偏较大时无法准确得到峰值点，也就无法完成同步，本申请实施例的两级PN码差分滑动相关在频偏较大时能够快速准确得到相关峰值点，进而验证了本申请提供的方法具有较好的抗频偏特性。

通过上述技术方案，采用两级PN码两级滑动相关，一级差分解调装置实现接收端的同步，在第一步进行解扩时仅需要第二级PN码对应数量的加法器，第二步的差分相乘需要一个复数乘法器，第三步的滑动相关仅需要第一级PN码对应数量的加法器，本申请实施例中所举例第一级PN码与第二级PN码的符号长度分别为31与127，因此所需加法器为158个，传统的算法则需要127*32＝4064个加法器，与之相比，本申请能够节省大量的逻辑计算的硬件资源；同时在大频偏低信噪比条件下，能够快速准确完成同步。

下述为本申请系统实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请系统实施例中未披露的细节，请参照申请方法实施例。

请参见图8，其示出了本申请一个示例性实施例提供的无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步装置的结构示意图。该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为装置的全部或一部分。该装置包括伪随机序列生成模块10、差分编码模块20、扩频模块30以及差分信号同步模块40。

伪随机序列生成模块10，用于生成第一级PN码与第二级PN码；

差分编码模块20，用于使用第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列；扩频模块30，用于使用第二级PN码分别对第一差分序列的每一个符号进行扩频，得到差分同步头；

差分信号同步模块40，用于将差分信号发送至接收端，以使接收端接收到差分信号后进行解扩处理与解差分处理，得到第一解差分序列，并将第一级PN码与第一解差分序列进行滑动相关处理，搜索得到相关峰值点，差分信号包括数据序列与差分同步头，数据序列为承载信息的原始序列。

可选的，伪随机序列生成模块10还包括伪随机序列符号长度确定单元11。

伪随机序列符号长度确定单元11，用于基于系统最大频偏以及码片速率计算第二级PN码的符号长度，基于第二级PN码的符号长度生成第二级PN码，计算公式如下：

PL2＝f_c/2maxdetf

式中，PL2为第二级PN码的符号长度；

f_c为码片速率；

maxdetf为系统最大频偏；

使用系统增益公式计算第一级PN码的符号长度，基于第一级PN码的符号长度生成第一级PN码，系统增益公式如下：

Gain＝10log(PL1*PL2)

式中，Gain为系统增益；

PL1为第一级PN码的符号长度。

可选的，差分编码模块20还包括启动数值添加单元21。

启动数值添加单元21，用于在第一级PN码的最前端加入一个1值的符号；使用添加符号后的第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列。

差分信号同步模块40还包括扩频滤波单元41。

扩频滤波单元41，用于对差分信号进行内插扩频处理，同时使用平方根升余弦滤波器对扩频后的差分信号进行滤波处理。

本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质可以存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如上述图1-图8所示实施例的所述的无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法，具体执行过程可以参加图1-图8所示实施例的具体说明，在此不进行赘述。

请参见图9，为本申请实施例提供了一种电子设备的结构示意图。如图9所示，电子设备1000可以包括：至少一个处理器1001，至少一个网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，至少一个通信总线1002。

其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。

其中，用户接口1003可以包括显示屏(Display)、摄像头(Camera)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。

其中，网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。

其中，处理器1001可以包括一个或者多个处理核心。处理器1001利用各种接口和线路连接整个服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器1005内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器1005内的数据，执行服务器的各种功能和处理数据。可选的，处理器1001可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(ProgrammableLogic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器1001可集成中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器1001中，单独通过一块芯片进行实现。

其中，存储器1005可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的，该存储器1005包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器1005可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器1005可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及的数据等。存储器1005可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器1001的存储装置。如图9所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法的应用程序。

在图9所示的电子设备1000中，用户接口1003主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法的应用程序，当由一个或多个处理器执行时，使得电子设备执行如上述实施例中一个或多个所述的方法。

一种电子设备可读存储介质，所述电子设备可读存储介质存储有指令。当由一个或多个处理器执行时，使得电子设备执行如上述实施例中一个或多个所述的方法。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必需的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所披露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其他的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法，其特征在于，应用于发送端，所述方法包括：

生成第一级PN码与第二级PN码；

使用所述第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列；

使用所述第二级PN码分别对所述第一差分序列的每一个符号进行扩频，得到差分同步头；将差分信号发送至接收端，以使所述接收端接收到所述差分信号后进行解扩处理与解差分处理，得到第一解差分序列，并将所述第一级PN码与所述第一解差分序列进行滑动相关处理，搜索得到相关峰值点，所述差分信号包括数据序列与所述差分同步头，所述数据序列为承载信息的原始序列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成第一级PN码与第二级PN码，包括：基于系统最大频偏以及码片速率计算第二级PN码的符号长度，基于所述第二级PN码的符号长度生成第二级PN码，计算公式如下：

PL2＝f_c/2maxdetf

式中，PL2为第二级PN码的符号长度；

f_c为码片速率；

maxdetf为系统最大频偏；

使用系统增益公式计算第一级PN码的符号长度，基于所述第一级PN码的符号长度生成第一级PN码，所述系统增益公式如下：

Gain＝10log(PL1*PL2)

式中，Gain为系统增益；

PL1为第一级PN码的符号长度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用所述第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列，包括：

在所述第一级PN码的最前端加入一个1值的符号；

使用所述添加符号后的第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将差分信号发送至接收端之前，还包括：对所述差分信号进行内插扩频处理，同时使用平方根升余弦滤波器对所述扩频后的差分信号进行滤波处理。

5.一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步方法，其特征在于，应用于接收端，所述方法包括：

接收差分信号，所述差分信号包括差分同步头与数据序列，所述差分同步头为同步序列经第一级PN码差分编码得到第一差分序列后，第二级PN码对所述第一差分序列的每一个符号进行扩频后得到，所述数据序列为承载信息的原始序列；

使用所述第二级PN码对所述差分信号进行滑动相关解扩，得到解扩序列；

将所述解扩序列的相邻符号差分相乘，得到第一解差分序列；

将所述第一解差分序列与所述第一级PN码滑动相关处理，搜索得到相关峰值点。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收差分信号之后，还包括：

使用平方根升余弦滤波器对接收到的差分信号进行滤波处理。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述第一解差分序列与所述第一级PN码滑动相关处理，包括：

所述第一解差分序列间隔滑动隔离度个采样点与所述第一级PN码进行相乘相加，所述滑动隔离度为一个符号的采样点个数与所述第一级PN码的符号长度的乘积。

8.一种无人机与卫星通信中基于差分扩频码的同步装置，其特征在于，应用于发送端，所述装置包括：

伪随机序列生成模块，用于生成第一级PN码与第二级PN码；

差分编码模块，用于使用所述第一级PN码对同步序列进行差分编码，得到第一差分序列；扩频模块，用于使用所述第二级PN码分别对所述第一差分序列的每一个符号进行扩频，得到差分同步头；

差分信号同步模块，用于将差分信号发送至接收端，以使所述接收端接收到所述差分信号后进行解扩处理与解差分处理，得到第一解差分序列，并将所述第一级PN码与所述第一解差分序列进行滑动相关处理，搜索得到相关峰值点，所述差分信号包括数据序列与所述差分同步头，所述数据序列为承载信息的原始序列。

9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1～7任意一项所述的方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器和收发器，所述存储器用于存储指令，所述收发器用于和其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行如权利要求1～7任意一项所述的方法。

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