一种码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距系统及其测距方法技术方案

本发明专利技术提供一种码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距系统及其测距方法，其将用于同步的码分多址CDMA导频信号及用于精细测距及通信的DS/CDMA信号耦合成为一路信号进行发射，能够同时兼顾CDMA同步性能优越、对频偏敏感度小以及MC‑DS/CDMA测距精度高及通信容量较大的优点。通过接收多子载波直接序列码分多址与频分多址结合的多址测距信号，实现高精度的测距。

Signal distance measuring system combined with CDMA and multi carrier direct sequence code division multiple access and distance measuring method thereof

The present invention provides a signal ranging system for CDMA and multi carrier direct sequence CDMA based and ranging method, which will be used for synchronous CDMA CDMA pilot signal and DS/CDMA signal coupling fine ranging and communications for transmitting a signal to both the synchronization performance of CDMA is superior and sensitive to the frequency offset and the advantages of small MC DS/CDMA with high accuracy and large communication capacity. By receiving the multi carrier direct sequence code division multiple access (CDMA) and frequency division multiple access (TDMA), the high precision ranging is achieved.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信及定位领域，特别涉及一种码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的测距系统及方法。
技术介绍
定位服务已广泛进入人们生活，成为经济建设、社会生活中不可或缺的部分。例如现在的伪卫星定位系统、卫星导航系统以及基于移动通信系统的基站定位模式等。实现定位服务时，常常需要进行测距，测距误差影响定位精度。因此如何减小测距误差以提高定位精度是当前需要解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距系统及其测距方法，使得测距精度得到提升。本专利技术的技术方案是，一种码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距系统，包括用户设备和信号测距装置。本专利技术中的测距信号采用码分多址与多子载波直接序列码分多址时分结合的信号结构，测距信号包括码分多址(CDMA)导频信号以及多子载波直接序列码分多址(MC-DS/CDMA)测距信号。其中多子载波直接序列码分多址(MC-DS/CDMA)测距信号对应的子载波个数为M个。所述信号测距装置包括CDMA导频信号同步模块、MC-DS/CDMA测距模块、直接序列码分多址(DS/CDMA)信号解扩解调模块；所述CDMA导频信号同步模块接收本专利技术中的测距信号，实现CDMA导频信号的捕获与跟踪，并解析CDMA导频信号携带的指示后端MC-DS/CDMA信号所在子频谱的信息，输出测距信号的时频同步信息以及MC-DS/CDMA信号所在子频谱信息至MC-DS/CDMA测距模块；所述MC-DS/CDMA测距模块根据时、频同步信息对MC-DS/CDMA信号进行精密测距，得到精密测距信息；所述DS/CDMA信号解扩解调模块对DS/CDMA信号进行解扩解调，得到通信业务信息；所述用户设备将用于同步的码分多址CDMA导频信号及用于精细测距及通信的 DS/CDMA信号进行耦合，生成同时承载所述CDMA导频信号以及所述MC-DS/CDMA信号的测距信号，并向所述信号测距装置传输所述码分多址与多子载波直接序列码分多址时分结合的测距信号。进一步地，所述MC-DS/CDMA测距模块包括N级BOC信号接收模块和加权平均模块；N级BOC信号接收模块分别对各子载波进行精密测距，得到每个时刻对应各子载波的测距值。每一级BOC信号接收模块对应两个子载波。其中，若M为偶数，则N为子载波个数M的一半；若M为奇数，则N为M-1的一半。第一级BOC信号接收模块对应频谱左右最外边两个子载波并对这两子载波进行精密测距，得到每个时刻两子载波的测距值；第二级BOC信号接收模块对应频谱左右次外边两个子载波并对这两子载波进行精密测距，得到每个时刻两子载波的测距值；以此类推直至第N级BOC信号接收模块对应频谱左右最靠里两个子载波并对这两子载波进行精密测距，得到每个时刻两子载波的测距值。加权平均模块，对各BOC信号接收模块输出的测距值及跟踪用于同步的CDMA导频信号得到的测距值进行加权平均，得到更精确的测距值。进一步地，所述DS/CDMA信号解扩解调模块还用于对DS/CDMA信号进行解扩跟踪，获取时频同步信息，反馈辅助MC-DS/CDMA测距模块。进一步地，所述用户设备包括基带信号生成模块和载波调制与射频发射模块，基带信号生成模块将用于同步的码分多址CDMA导频信号及用于精细测距及通信的DS/CDMA信号进行耦合，生成同时承载所述CDMA信号及所述MC-DS/CDMA信号的测距信号；载波调制与射频发射模块，用于载波调制及向上述信号测距装置发送码分多址与多子载波直接序列码分多址时分结合的测距信号。基于上述测距系统，本专利技术还提供一种码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距方法，包括以下步骤：步骤S1：测距接收装置接收用户设备发送的测距信号，该测距信号同时承载用于同步的码分多址CDMA导频信号及用于精密测距及通信的多子载波直接序列码分多址(MC-DS/CDMA)信号；步骤S2：确定CDMA导频信号的初始码相位及载波频率；根据CDMA导频信号的初始码相位及载波频率跟踪CDMA导频信号，得到MC-DS/CDMA信号的时、频同步信息，用于辅助MC-DS/CDMA信号的精细测距。步骤S3：根据时、频同步信息对MC-DS/CDMA信号进行精细测距，实现高精度测距。步骤S4：对MC-DS/CDMA信号进行正交频分调制解调，解调出DS/CDMA信号，对 DS/CDMA信号进行解扩解调，得到通信业务信息。本专利技术的有益技术效果：将用于同步的码分多址CDMA导频信号及用于精细测距及通信的DS/CDMA信号耦合成为一路信号进行发射，能够同时兼顾CDMA同步性能优越、对频偏敏感度小以及MC-DS/CDMA测距精度高及通信容量较大的优点。通过接收多子载波直接序列码分多址与频分多址结合的多址测距信号，实现高精度的测距。附图说明图1是本专利技术提供的一种码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距方法的原理流程示意图；图2a是本专利技术的测距信号结构示意图；图2b是本专利技术的测距信号频谱示意图；图3是本专利技术提供的信号测距装置的原理结构示意图；图4是MC-DS/CDMA测距模块的原理结构示意图图5是本专利技术提供的用户设备原理示意图；图6是本专利技术一种码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距系统原理示意图；图7是本专利技术提供的测距方法的测距精度示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。如图1所示，本实施例提供的一种码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距方法包括:步骤S1：测距接收装置接收用户设备发送的测距信号，该测距信号同时承载用于同步的码分多址CDMA导频信号及用于精密测距及通信的多子载波直接序列码分多址(MC-DS/CDMA)信号；本专利技术实施例中构造的测距信号的信号结构采用码分多址与多子载波直接序列码分多址时分结合的信号结构。本专利技术实施例中测距信号的信号结构如图2a所示。测距信号的信号结 构包括码分多址(CDMA)导频符号、以及多子载波直接序列码分多址(MC-DS/CDMA)测距符号。其中多子载波直接序列码分多址(MC-DS/CDMA)测距符号对应的子载波个数为M个。测距信号可以表示如下公式式中：下脚标p：表示导频信号；下脚标d：表示通信信号；A：表示信号振幅；C：表示扩频码；D：表示扩频码上调制的数据码；T：表示OFDM调制符号长度；M：表示OFDM调制子载波数；Ts：表示导频信号长度；Ts+d：表示总的测距信号长度；u(t)：表示阶跃函数；f0：表示载波频率；表示载波初相。图2a所示的信号结构中各部分信号所起作用的描述如下:CDMA导频:确定CDMA信号的初始码相位及载波频率。根据CDMA信号的初始码相位及载波频率跟踪CDMA信号，得到MC-DS/CDMA信号的时、频同步信息，并用于辅助MC-DS/CDMA信号的解调及精细测距。CDMA导频可选用自相关、互相关特性良好的Gold码，码长根据信标可根据信标可用时间长度及系统带宽进行设计。MC-DS/CDMA符号:需要进行两步的处理，第一步是精细测距，对MC-DS/CDMA信号进行精细测距，获取时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距系统，其特征在于：包括用户设备和信号测距装置；所述信号测距装置包括CDMA导频信号同步模块、MC‑DS/CDMA测距模块、DS/CDMA信号解扩解调模块；所述CDMA导频信号同步模块接收用户设备发送出的测距信号，实现CDMA导频信号的捕获与跟踪，并解析CDMA导频信号携带的指示后端MC‑DS/CDMA信号所在子频谱的信息，输出测距信号的时频同步信息以及MC‑DS/CDMA信号所在子频谱信息至MC‑DS/CDMA测距模块；所述MC‑DS/CDMA测距模块根据时、频同步信息对MC‑DS/CDMA信号进行精密测距，得到精密测距信息；所述DS/CDMA信号解扩解调模块对DS/CDMA信号进行解扩解调，得到通信业务信息；所述用户设备将用于同步的码分多址CDMA导频信号及用于精细测距及通信的DS/CDMA信号进行耦合，生成同时承载所述CDMA导频信号以及所述MC‑DS/CDMA信号的测距信号，并向所述信号测距装置传输所述测距信号，测距信号包括CDMA导频信号以及MC‑DS/CDMA信号，其中MC‑DS/CDMA测距信号对应的子载波个数为M个。

【技术特征摘要】
1.一种码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距系统，其特征在于：包括用户设备和信号测距装置；所述信号测距装置包括CDMA导频信号同步模块、MC-DS/CDMA测距模块、DS/CDMA信号解扩解调模块；所述CDMA导频信号同步模块接收用户设备发送出的测距信号，实现CDMA导频信号的捕获与跟踪，并解析CDMA导频信号携带的指示后端MC-DS/CDMA信号所在子频谱的信息，输出测距信号的时频同步信息以及MC-DS/CDMA信号所在子频谱信息至MC-DS/CDMA测距模块；所述MC-DS/CDMA测距模块根据时、频同步信息对MC-DS/CDMA信号进行精密测距，得到精密测距信息；所述DS/CDMA信号解扩解调模块对DS/CDMA信号进行解扩解调，得到通信业务信息；所述用户设备将用于同步的码分多址CDMA导频信号及用于精细测距及通信的DS/CDMA信号进行耦合，生成同时承载所述CDMA导频信号以及所述MC-DS/CDMA信号的测距信号，并向所述信号测距装置传输所述测距信号，测距信号包括CDMA导频信号以及MC-DS/CDMA信号，其中MC-DS/CDMA测距信号对应的子载波个数为M个。2.根据权利要求1所述的码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距系统，其特征在于：所述MC-DS/CDMA测距模块包括N级BOC信号接收模块和加权平均模块；N级BOC信号接收模块分别对各子载波进行精密测距，得到每个时刻各子载波的测距值；加权平均模块，对各级BOC信号接收模块输出的测距值及前端CDMA信号的测距值进行加权平均，得到更精确的测距值。3.根据权利要求2所述的码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距系统，其特征在于：N级BOC信号接收模块中的每一级BOC信号接收模块对应两个子载波；其中，若M为偶数，则N为子载波个数M的一半；若M为奇数，则N为M-1的一半；第一级BOC信号接收模块对应频谱左右最外边两个子载波并对这两子载波进行精密测距，得到每个时刻两子载波的测距值；第二级BOC信号接收模块对应频谱左右次外边两个子载波并对这两子载波进行精密测距，得到每个时刻两子载波的测距值；以此类推直至第N级BOC信号接收模块对应频谱左右最靠里两个子载波并对这两子载波进行精密测距，得到每个时刻两子载波的测距值。4.根据权利要求1所述的码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距系统，其特征在于：所述DS/CDMA信号解扩解调模块还用于对DS/CDMA信号进行解扩跟踪，获取时频同步信息，反馈辅助MC-DS/CDMA测距模块。5.根据权利要求1所述的码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距系统，其特征在于：所述用户设备包括基带信号生成模块和载波调制与射频发射模块，基带信号生成模块将用于同步的码分多址CDMA导频信号及用于精细测距及通信的DS/CDMA信号进行耦合，生成同时承载所述CDMA信号及所述MC-DS/CDMA信号的测距信号；载波调制与射频发射模块，用于载波调制及向信号测距装置发送测距信号。6.一种码分多址与多子载波直接序列码分多址结合的信号测距方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：测距接收装置接收用户设备发送的测距信号，该测距信号同时承载用于同步的码分多...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞雪，黄新明，朱祥维，李井源，陈华明，刘增军，龚航，王勇，唐小妹，肖志斌，刘瀛翔，李垣陵，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43