一种抗窄带干扰长码扩频同步头实时捕获的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种抗窄带干扰长码扩频实时捕获的装置及方法，以实现在复杂通信环境中及长码扩频通信系统中同步头的实时捕获，并提高捕获概率，同时降低捕获复杂度。捕获装置及方法：产生发射同步头数据数据，接收端对接收到的数据进行干扰抑制；移位寄存器对干扰抑制后的数据进行串行存储并并行输出；解扩模块对数据进行解扩；RAM单元对解扩后数据顺次存储并并行输出；顺序及符号调整模块对调整后数据进行顺序和符号的调整；并行低通滤波器模块对调整后数据进行滤波；并行FFT模块对滤波后数据进行并行FFT运算；取模值及选择最大值模块对FFT结果取模并选取最大模值；判断模块判断同步头是否捕获成功。

A device and method for real-time acquisition of narrow band interference long code spread spectrum synchronization head

The invention provides a device and a method for real-time acquisition of long code spread spectrum against narrowband interference, so as to realize real-time acquisition of synchronous head in complex communication environment and long code spread spectrum communication system, and to improve acquisition probability and reduce acquisition complexity. Capturing device and method: generating data of transmitting synchronous head, receiving end suppressing the received data; shift register storing the data after interference suppression in serial and outputting in parallel; despreading module despreading the data; RAM unit storing and outputting the despread data sequentially; sequence and symbol The adjustment module adjusts the sequence and symbol of the adjusted data; the parallel low-pass filter module filters the adjusted data; the parallel FFT module performs parallel FFT operation on the filtered data; the module takes the modulus and selects the maximum modulus module to take the modulus of the FFT results and select the maximum modulus; and the module determines whether the synchronization head is captured. Work.

【技术实现步骤摘要】
一种抗窄带干扰长码扩频同步头实时捕获的装置及方法
本专利技术属于涉及通信技术处理领域，涉及一种抗窄带干扰长码扩频同步头实时捕获的装置及方法，可用于隐蔽通信或突发通信系统中对有窄带干扰，长码扩频的信息进行实时同步捕获。
技术介绍
扩展频谱(SpreadSpectrum)通信技术于20世纪50年代中期产生的，最初的应用领域主要是军事通信。香农的信息论基本理论说明扩频通信是非常有效的抗干扰通信方式，即所谓的带宽换取信道容量的办法，其特点是传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽。扩频通信技术在发端以伪随机码进行扩频，在收端用相同伪随机码实现解扩，实现信息的传输，这使得扩频通信具有良好的性能，特别是具有很强的抗干扰能力和抗截获性。扩频技术主要有直接序列扩频，跳码扩频，跳频扩频、跳时扩频等。直接序列扩频技术发展迅速，由于采用了伪随机码作为扩频调制的基本信号，因而具有很多独特的优点：用于通信中时，抗干扰能力强，发射功率低，还具有低截获性，保密性能好。正是由于这些优点，扩频技术发展迅速，在通信、数据传输、导航定位、测距等领域得到广泛应用。直接序列扩频系统的一个不可避免的问题是窄带干扰，通常情况下，通信的电磁环境十分复杂，通信条件比较恶劣，存在模式繁多和统计特性时变的干扰，在这些干扰中，高功率窄带干扰已成为破坏通信系统的主要原因之一。直接序列扩频系统的一个关键性问题是如何快速捕获。捕获是指本地参考码和接收码的码相位对齐，同时使本地时钟和载波频率相互对准。捕获不仅要搜索伪随机码的相位，而且还要搜多载波的多普勒频移，是一个二维搜索的过程。常用二维捕获搜索策略有伪码串行载波串行的搜索策略，伪码并行载波串行的搜索策略，伪码串行载波并行的搜索策略。这些方法都是在搜索码相位的同时搜索载波多普勒频移，当相位和载波都搜索到正确值时，才是捕获成功，所以在同步信息很长的情况之下，通常要花费很长的时间来同步。为了减少捕获时间,引入FFT谱分析，当本地伪码与输入信号机码相位一致，本地伪码与输入信号相乘后，结果只剩残留载波，对其做FFT谱分析，就能得到多普勒频移值。普遍采用的PMF-FFT(部分匹配滤波)来进行捕获，例如申请公布号为CN104280750A，名称为“基于部分匹配滤波FFT算法的长码捕获系统”的专利申请，公开了一种部分匹配滤波FFT算法，该方法通过利用乒乓随机存储的存储器RAM将单码元累计值缓冲模块接收的单码元相干累积数据流的速率降低，可以降低匹配滤波后进行快速傅立叶变换FFT的硬件资源和运算量，但是本质上还是利用单一的伪码对同步信息进行扩频产生扩频后的同步信息，在长码扩频时接收端就需要很长的单一伪码深度的移位寄存器来与本地伪码进行相关运算，硬件复杂度过高。在隐蔽通信系统中，可靠的实时捕获是系统正常通信的关键。扩频会导致带宽变宽，不可避免会有窄带干扰，会导致后续同步头捕获和误码率出现很大问题，另外因为要实现隐蔽通信，隐蔽通信的话就是将信息尽可能的隐藏起来，甚至完全隐藏在噪声里，这就要求信噪比比较低，这种情况下就需要长码来获得高增益，但是同时会带来捕获复杂度高等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述的问题，提出了一种抗窄带干扰长码扩频同步头实时捕获的装置及方法，以实现在复杂通信环境中及长码扩频通信系统中同步头的实时捕获，并提高捕获概率，同时降低捕获复杂度。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种抗窄带干扰长码扩频同步头实时捕获的装置，包括设置在扩频通信系统接收端的串行FFT运算模块、干扰抑制模块、串行IFFT运算模块、移位寄存器、解扩模块、RAM单元、顺序及符号调整模块、并行低通滤波器模块、并行FFT运算模块、取模值及选择最大值模块和判断模块，其中：串行FFT运算模块，用于对接收到的连续数字信号实时进行时域到频域的变换；干扰抑制模块，用于对串行FFT运算模块变换后的数据的模值进行门限判断，并将超过门限的频点对应的数据置零；串行IFFT运算模块，用于将干扰抑制模块抑制后的数据实时进行频域到时域的变换；移位寄存器，用于对串行IFFT运算模块输出的数据进行串行存储，并将存储的数据并行输出；解扩模块，用于通过对本地伪码和移位寄存器的输出进行相关实现解扩，并顺次输出；RAM单元，包括多个并行排列的RAM，用于按顺序串行存储解扩模块的输出，并对存储的数据按相同地址并行输出；顺序及符号调整模块，用于对多个RAM并行输出的数据进行排序，并对排序后的数据符号进行调整；并行低通滤波器模块，用于对顺序及符号调整模块的输出数据进行并行低通滤波；并行FFT运算模块，用于对并行低通滤波器模块输出的数据进行并行FFT运算；取模值及选择最大值模块，用于对并行FFT运算模块的输出数据取模值，选出模值中的最大值并输出；判断模块，用于对取模值及选择最大值模块输出的最大模值与预设门限进行比较，并判断同步头是否捕获成功；上述的抗窄带干扰长码扩频同步头实时捕获的装置，所述干扰抑制模块，包括延时模块、取模值模块和判断置零模块，其中所述延时模块将FFT的输出延时，取模值模块将FFT的输出进行平方相加取模值，判断置零模块对延时模块和取模值模块的输出进行判断和置零。一种抗窄带干扰长码扩频同步头实时捕获的方法，包括如下步骤：步骤1)设定参数：根据伪随机序列自相关的峰值比较尖锐的特性，在伪随机序列中选取长度和RAM单元里RAM个数相同的第一伪码PN1，选取长度和移位寄存器深度相同的第二伪码PN2，设定干扰抑制门限T1，设定判断捕获门限T2；步骤2)发射端发射同步头数据：发射端通过第一伪码PN1对同步头数据1进行扩频，得到扩频后的同步数据，并通过第二伪码PN2对扩频后的同步数据进行扩频，得到同步头数据并发射；步骤3)串行FFT运算模块对接收到的数据进行FFT变换：串行FFT运算模块对接收到的混杂了干扰和噪声的同步头数据实时进行时域到频域的变换，得到FFT变换后的数据；步骤4)干扰抑制模块对FFT变换后的数据进行干扰抑制：干扰抑制模块中的延时模块对串行FFT运算模块变换后的数据进行延迟，同时干扰抑制模块中的取模值模块对串行FFT运算模块变换后的数据取模值运算，干扰抑制模块中的判断置零模块判断取模值模块的输出是否大于设定的门限T1，若是，则将延迟模块的输出中对应频点的数据置零，否则对延迟模块的输出中对应频点的数据不做处理，置零和不置零的数据组成干扰抑制后的数据；步骤5)串行IFFT运算模块对干扰抑制后的数据进行IFFT变换：串行IFFT运算模块将干扰抑制后的数据实时进行频域到时域的变换，得到IFFT变换后的数据；步骤6)移位寄存器对接收到的IFFT变换后的数据进行串行存储并并行输出：移位寄存器串行接收IFFT变换后的数据，存满后开始并行输出，得到并行输出的IFFT变换后的数据；步骤7)解扩模块对并行输出的IFFT变换后的数据进行解扩：解扩模块将并行输出的IFFT变换后的数据与第二伪码PN2对应位置的数据进行相关运算，实现对IFFT变换后的数据的解扩，得到解扩后的数据并顺次输出；步骤8)RAM单元对解扩模块输出的数据顺次存储并并行输出：步骤8a)RAM单元从第一个RAM开始按解扩模块输出数据的顺序从RAM第一个地址往后依次存储，第一个RAM存满后开始存第二个RAM，依次存储，直到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗窄带干扰长码扩频同步头实时捕获的装置，其特征在于，包括设置在扩频通信系统接收端的串行FFT运算模块、干扰抑制模块、串行IFFT运算模块、移位寄存器、解扩模块、RAM单元、顺序及符号调整模块、并行低通滤波器模块、并行FFT运算模块、取模值及选择最大值模块和判断模块，其中：串行FFT运算模块，用于对接收到的连续数字信号实时进行时域到频域的变换；干扰抑制模块，用于对串行FFT运算模块变换后的数据的模值进行门限判断，并将超过门限的频点对应的数据置零；串行IFFT运算模块，用于将干扰抑制模块抑制后的数据实时进行频域到时域的变换；移位寄存器，用于对串行IFFT运算模块输出的数据进行串行存储，并将存储的数据并行输出；解扩模块，用于通过对本地伪码和移位寄存器的输出进行相关实现解扩，并顺次输出；RAM单元，包括多个并行排列的RAM，用于按顺序串行存储解扩模块的输出，并对存储的数据按相同地址并行输出；顺序及符号调整模块，用于对多个RAM并行输出的数据进行排序，并对排序后的数据符号进行调整；并行低通滤波器模块，用于对顺序及符号调整模块的输出数据进行并行低通滤波；并行FFT运算模块，用于对并行低通滤波器模块输出的数据进行并行FFT运算；取模值及选择最大值模块，用于对并行FFT运算模块的输出数据取模值，选出模值中的最大值并输出；判断模块，用于对取模值及选择最大值模块输出的最大模值与预设门限进行比较，并判断同步头是否捕获成功。...

【技术特征摘要】
1.一种抗窄带干扰长码扩频同步头实时捕获的装置，其特征在于，包括设置在扩频通信系统接收端的串行FFT运算模块、干扰抑制模块、串行IFFT运算模块、移位寄存器、解扩模块、RAM单元、顺序及符号调整模块、并行低通滤波器模块、并行FFT运算模块、取模值及选择最大值模块和判断模块，其中：串行FFT运算模块，用于对接收到的连续数字信号实时进行时域到频域的变换；干扰抑制模块，用于对串行FFT运算模块变换后的数据的模值进行门限判断，并将超过门限的频点对应的数据置零；串行IFFT运算模块，用于将干扰抑制模块抑制后的数据实时进行频域到时域的变换；移位寄存器，用于对串行IFFT运算模块输出的数据进行串行存储，并将存储的数据并行输出；解扩模块，用于通过对本地伪码和移位寄存器的输出进行相关实现解扩，并顺次输出；RAM单元，包括多个并行排列的RAM，用于按顺序串行存储解扩模块的输出，并对存储的数据按相同地址并行输出；顺序及符号调整模块，用于对多个RAM并行输出的数据进行排序，并对排序后的数据符号进行调整；并行低通滤波器模块，用于对顺序及符号调整模块的输出数据进行并行低通滤波；并行FFT运算模块，用于对并行低通滤波器模块输出的数据进行并行FFT运算；取模值及选择最大值模块，用于对并行FFT运算模块的输出数据取模值，选出模值中的最大值并输出；判断模块，用于对取模值及选择最大值模块输出的最大模值与预设门限进行比较，并判断同步头是否捕获成功。2.权利要求1所述的抗窄带干扰长码扩频同步头实时捕获的装置，其特征在于，所述干扰抑制模块，包括延时模块、取模值模块和判断置零模块，其中所述延时模块将FFT的输出延时，取模值模块将FFT的输出进行平方相加取模值，判断置零模块对延时模块和取模值模块的输出进行判断和置零。3.一种抗窄带干扰长码扩频同步头实时捕获的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)设定参数：根据伪随机序列自相关的峰值比较尖锐的特性，在伪随机序列中选取长度和RAM单元里RAM个数相同的第一伪码PN1，选取长度和移位寄存器深度相同的第二伪码PN2，设定干扰抑制门限T1，设定判断捕获门限T2；(2)发射端发射同步头数据：发射端通过第一伪码PN1对同步头数据1进行扩频，得到扩频后的同步数据，并通过第二伪码PN2对扩频后的同步数据进行扩频，得到同步头数据并发射；(3)串行FFT运算模块对接收到的数据进行FFT变换：串行FFT运算模块对接收到的混杂了干扰和噪声的同步头数据实时进行时域到频域的变换，得到FFT变换后的数据；(4)干扰抑制模块对FFT变换后的数据进行干...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永军，王凯，左晓静，陈亚环，王真真，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61