一種基于相關(guān)器組的并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的快速捕獲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于擴(kuò)頻通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于相關(guān)器組的并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的快速捕獲方法。
【背景技術(shù)】
[0002]寬帶數(shù)字通信對系統(tǒng)同步捕獲的要求日益增高。并行組合擴(kuò)頻通信是一種軟擴(kuò)頻通信的改進(jìn)方式，是一種具有較高通信效率的擴(kuò)頻通信方式，并且繼承了常規(guī)擴(kuò)頻通信抗干擾、抗偵破等優(yōu)點(diǎn)。并行組合擴(kuò)頻通信方式得到國內(nèi)外學(xué)者的好評，并被國內(nèi)外學(xué)者在學(xué)術(shù)雜志上介紹。并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)相對于其他通信系統(tǒng)，具有較低的發(fā)射功率譜密度，使有用的信號完全煙沒在噪聲之中，降低了被截獲的概率，從而具有良好的安全性。傳統(tǒng)并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)使用的同步方法消耗較多同步頭序列，接收機(jī)首先對同步頭序列進(jìn)行捕獲，一般使用單獨(dú)的同步頭捕獲電路進(jìn)行滑動相關(guān)捕獲，平均捕獲時(shí)間為序列長度一半，時(shí)間過長，且消耗較多資源，而且判斷同步頭幀結(jié)束時(shí)還需要特定的幀同步電路，又消耗較多硬件資源。并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)對同步技術(shù)提出了更高的要求。目前，針對并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的同步方法主要有串行同步頭法。在郭黎利、劉佳鑫、李北明等人的“并行組合擴(kuò)頻組合偽碼捕獲算法研宄”(遙測遙控，2014年05月:1-6頁)中提出同步頭捕獲法，采用同步頭先進(jìn)行捕獲再進(jìn)行并擴(kuò)數(shù)據(jù)解擴(kuò)。該方法和一般擴(kuò)頻系統(tǒng)的同步頭法相似。采用同步頭捕獲法，捕獲的時(shí)間和效果取決于滑動相關(guān)捕獲效果，平均捕獲時(shí)間為序列長度一半，需要消耗較多資源。而且同步頭序列和發(fā)送的組合序列不同，浪費(fèi)一個(gè)序列，而且在同步頭捕獲以后，依靠并行組合擴(kuò)頻數(shù)據(jù)解擴(kuò)不斷保證捕獲效果，易于出現(xiàn)假捕獲，沒有一個(gè)較強(qiáng)的條件保證捕獲效果；在假捕獲情況下數(shù)據(jù)解擴(kuò)極易出現(xiàn)序列錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致整楨數(shù)據(jù)出錯(cuò)；又需要不同的電路檢測同步頭幀結(jié)束的電路，增加了并行組合擴(kuò)頻系統(tǒng)的復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的同步頭捕獲時(shí)間過長，消耗較多的硬件資源和序列資源，易于后續(xù)出現(xiàn)假捕獲情況，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于相關(guān)器組的并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的快速捕獲方法。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005](I)在發(fā)射并行組合擴(kuò)頻數(shù)據(jù)前發(fā)送相同的同步頭擴(kuò)頻序列，長度為L，同步頭擴(kuò)頻序列是并行組合擴(kuò)頻系統(tǒng)M個(gè)PN碼序列中的特定序列，第I個(gè)序列為同步頭擴(kuò)頻序列；
[0006](2)在接收端接收到的同步頭信息，和本地載波fc相乘；
[0007](3)使用接收端的M個(gè)相關(guān)器，按照同步頭擴(kuò)頻序列的間隔碼元d = [I/(M-1)+1],[]表示取整數(shù)，對第i個(gè)相關(guān)器，i = 0，1，…，M-1，的同步頭擴(kuò)頻序列分別進(jìn)行循環(huán)左移或者循環(huán)右移，第i個(gè)相關(guān)器移位i*d個(gè)碼元；
[0008](4)使用接收端M個(gè)相關(guān)器中同步頭擴(kuò)頻序列不同捕獲相位和接收到的同步頭信息進(jìn)行相關(guān)捕獲，從M個(gè)相關(guān)器輸出中選取最大值和第一級捕獲門限進(jìn)行比較，如果大于第一級捕獲門限，則進(jìn)入步驟(6)，如果小于第一級捕獲門限，則進(jìn)入步驟(5);
[0009](5)由于沒有在任何一個(gè)相關(guān)器出現(xiàn)捕獲相位，對此時(shí)的M個(gè)相關(guān)器都同步左移或者右移I個(gè)碼元，再重復(fù)步驟(4)進(jìn)行相位捕獲判斷；
[0010](6)此時(shí)從M個(gè)相關(guān)器輸出中選取的最大值大于第一級捕獲門限，而且最大值對應(yīng)的相關(guān)器為第k個(gè)相關(guān)器已經(jīng)進(jìn)行了 j個(gè)碼元，j e { 0，1，…，d-Ι }的左移或者右移碼元，相當(dāng)于原同步頭移位k*d+j位碼元，把此時(shí)的第k個(gè)相關(guān)器移動j個(gè)碼元的狀態(tài)輸入到所有M個(gè)相關(guān)器中，完成第一級捕獲，啟動第二級捕獲，進(jìn)入步驟(7);
[0011]⑵把再接收到的同步頭信息，分別和載波fc±p*fd相乘后，P = 1，2，…，(M/2_l)，fd是系統(tǒng)允許最小多普勒頻移間隔，再和步驟(6)中形成的M個(gè)相關(guān)器進(jìn)行相關(guān)捕獲判斷，從M個(gè)相關(guān)器輸出值中選取最大值和第二級捕獲門限進(jìn)行比較，確定此時(shí)系統(tǒng)的多普勒頻移大小范圍P’，完成第二級捕獲，進(jìn)入步驟(8)，進(jìn)行并行組合擴(kuò)頻同步幀判斷處理；
[0012](8)把再接收到的數(shù)據(jù)和加上多普勒頻移的載波fc+p’*fd相乘后，和M個(gè)相關(guān)器進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)處理，此時(shí)M個(gè)相關(guān)器輸入M個(gè)并行組合擴(kuò)頻序列值，此時(shí)M個(gè)相關(guān)器輸入M個(gè)并行組合擴(kuò)頻序列值，并對所有相關(guān)器都進(jìn)行左移或者右移j個(gè)相位碼元調(diào)整，對這樣的M個(gè)相關(guān)器進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)處理，從中選出最大值的r個(gè)相關(guān)器，這些r個(gè)相關(guān)器中包括第I個(gè)相關(guān)器的同步頭擴(kuò)頻序列，而且同時(shí)檢測其他r-Ι個(gè)序列的相關(guān)器輸出值是否大于幀結(jié)束門限，大于門限表示并行組合擴(kuò)頻數(shù)據(jù)發(fā)送，發(fā)送同步頭擴(kuò)頻序列結(jié)束，進(jìn)入步驟(9)小于門限表示系統(tǒng)還是發(fā)送同步頭擴(kuò)頻序列；
[0013]步驟(9)完成幀同步檢測，同步捕獲完成，以后進(jìn)入并行組合擴(kuò)頻數(shù)據(jù)的解擴(kuò)和逆映射處理。
[0014]在步驟(4)中，如果經(jīng)過M個(gè)相關(guān)器都循環(huán)移位d個(gè)碼元后仍然沒有相關(guān)器輸出最大值大于第一級捕獲門限，則表示沒有發(fā)送同步頭和數(shù)據(jù)，并行組合擴(kuò)頻系統(tǒng)沒有發(fā)送信號。
[0015]同步頭擴(kuò)頻序列和并行組合擴(kuò)頻系統(tǒng)中的M序列族使用同一序列。
[0016]在步驟(I)，在發(fā)射并行組合擴(kuò)頻數(shù)據(jù)前發(fā)送相同的同步頭擴(kuò)頻序列，同步頭數(shù)量根據(jù)平均捕獲概率，一般為[L/M/2]個(gè)同步頭擴(kuò)頻序列。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明解決了常規(guī)并行組合擴(kuò)頻的同步捕獲效率低的問題，同時(shí)利用現(xiàn)有的相關(guān)器組加速同步頭捕獲，大大減少了同步頭捕獲時(shí)間，并且減少同步頭數(shù)量，解決了同步頭對系統(tǒng)傳輸效率的影響問題，較好的解決了并行組合擴(kuò)頻通信同步效率和復(fù)雜度的矛盾。針對傳統(tǒng)并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)使用的同步方法消耗較多同步頭序列，接收機(jī)首先對同步頭序列進(jìn)行捕獲，一般使用單獨(dú)的同步頭捕獲電路進(jìn)行滑動相關(guān)捕獲，平均捕獲時(shí)間為序列長度一半，時(shí)間過長，且消耗較多資源，而且判斷同步頭幀結(jié)束時(shí)還需要特定的幀同步電路，又消耗較多硬件資源。并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)對同步技術(shù)提出了更高的要求。針對在郭黎利、劉佳鑫、李北明等人的“并行組合擴(kuò)頻組合偽碼捕獲算法研宄”(遙測遙控，2014年05月:1-6頁)中提出同步頭捕獲法，本發(fā)明提出一種基于相關(guān)器組的并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的快速捕獲方法，可以有效解決并行組合擴(kuò)頻通信同步效率和復(fù)雜度的矛盾，既節(jié)約的序列資源，又降低了并行組合擴(kuò)頻系統(tǒng)的復(fù)雜度。該方法使用相關(guān)器組大大降低同步頭捕獲時(shí)間，通過相關(guān)器組加速實(shí)現(xiàn)快速捕獲同步頭，減少專用捕獲同步頭電路，大大減少同步頭平均捕獲時(shí)間，有效解決并行組合擴(kuò)頻通信同步捕獲效率和復(fù)雜度的矛盾，既節(jié)約的序列資源，又降低了并行組合擴(kuò)頻系統(tǒng)的復(fù)雜度，還可以使用相關(guān)器組保證判斷同步頭幀結(jié)束不需要較多硬件電路。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的步驟SI所示并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)送機(jī)序列結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)快速捕獲方法過程步驟圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的步驟S5中相關(guān)器組都同步循環(huán)左移或者右移一個(gè)碼元過程框圖。
[0022]圖4為本發(fā)明的步驟S7中相關(guān)器組和載波fc±p*fd相乘后第二級捕獲過程框圖。
[0023]圖5為本發(fā)明的步驟S8中相關(guān)器組判斷幀同步結(jié)束結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述:
[0025]通過相關(guān)器組加速實(shí)現(xiàn)快速捕獲同步頭，減少專用捕獲同步頭電路，大大減少同步頭平均捕獲時(shí)間，有效解決并行組合擴(kuò)頻通信同步捕獲效率和復(fù)雜度的矛盾，既節(jié)約的序列資源，又降低了并行組合擴(kuò)頻系統(tǒng)的復(fù)雜度，還可以保證判斷同步頭幀結(jié)束不需要較多硬件電路。
[0026]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0027]一種基于相關(guān)器組的并行組合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的快速捕獲方法，包括如下步驟:
[0028]步驟SI，在發(fā)射并行組合擴(kuò)頻數(shù)據(jù)前發(fā)送若干個(gè)相同的同步頭擴(kuò)頻序列，長度為L，同步頭擴(kuò)頻序列是并行組合擴(kuò)頻系統(tǒng)M個(gè)PN碼序列中的某一個(gè)特定序列，例如假定為第I個(gè)序列為同步頭擴(kuò)頻序列；
[0029]步驟S2，在接收端接收到的同步頭信息，和本地載波fc相乘；
[0030]步驟S3，使用接收端特有的M個(gè)相關(guān)器，按照同步頭擴(kuò)頻序列的間隔碼元d= [I/(M-1)+1],[]表示取整數(shù)，對第i個(gè)相關(guān)器(i = 0，1，-,Μ-l)的同步頭擴(kuò)頻序列分別進(jìn)行循環(huán)左移或者循環(huán)右移，第i個(gè)相關(guān)器移位i*d個(gè)碼元；
[0031]步驟S4，使用接收端M個(gè)相關(guān)器中同步頭擴(kuò)頻序列不同捕獲相位和接收到的同步頭信息進(jìn)行相關(guān)捕獲，從M個(gè)相關(guān)器輸出中選取最大值和第一級捕獲門限進(jìn)行比較，如果大于第一級捕獲門限，則進(jìn)入步驟S6，如果小于，則進(jìn)入步驟S5 ;
[0032]步驟S5，由于沒有在任何一個(gè)相關(guān)器出現(xiàn)捕獲相位，對此時(shí)的M個(gè)相關(guān)器都同步左移或者右移I個(gè)碼元，再重復(fù)步驟S4進(jìn)行相位捕獲判斷；
[0033]步驟S6，此時(shí)從M個(gè)相關(guān)器輸出中選取的最大值大于第一級捕獲門限，而且最大值對應(yīng)的相關(guān)器為第k個(gè)相關(guān)器已經(jīng)進(jìn)行了 j個(gè)碼元(j e { 0，1，…，d-Ι })的左移或者右移碼元，相當(dāng)于原同步頭移位k*d+j位碼元，把此時(shí)的第k個(gè)相關(guān)器移動j個(gè)碼元的狀態(tài)輸入到所有M個(gè)相關(guān)器中，完成第一級捕獲，啟動第二級捕獲，進(jìn)入步驟S7 ;
[0034]步驟S7，把再接收到的同步頭信息，分別和載波fc±p*fd相乘后(p = l，2，…，(M/2-1))，fd是系統(tǒng)允許最小多普勒頻移間隔，再和步驟