一种利用循环范围搜索进行信号捕获系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种利用循环范围搜索进行信号捕获系统及方法，扩频接收机可以随时捕获并同步到所需的低概率检测扩频信号,该结构将信号到达时间的搜索范围划分成多个范围子集,并将范围子集与发射信号的已知序列相映射，通过循环范围搜索的方法来进行捕获已知序列，而无需搜索整个到达时间范围，这就大大降低了接收机的捕获计算复杂度。另外利用光速的不变性以及发射机和接收机之间的同步性，该系统还可以实现了自组织信道接入、延迟受控、距离估计和定距离传输。

A signal acquisition system and method using cyclic range search

【技术实现步骤摘要】
一种利用循环范围搜索进行信号捕获系统及方法
本专利技术是关于通信、战术数据链领域，尤其涉及一种利用循环范围搜索进行信号捕获系统及方法。
技术介绍
战术数据链需支持低概率检测(LPD)的模式，LPD接收机的关键在于可以在信噪比为-20dB的情况下工作。接收机在LPD情况下工作的关键在于接收机捕获并同步到期望信号的能力。因为LPD系统要求在极低的SNR下工作，所以用于信号捕获的已知序列码片必须非常长(可能在100万个码片的数量级)，以便满足合理的检测概率和虚警。因此，LPD接收机中的信号捕获处理模块的计算复杂性非常高。本专利技术提出了一种循环范围搜索结构用于信号捕获的方法。该结构可以显著降低LPD接收机的计算复杂性。另外该架构还支持自组织信道接入，延迟受控，距离估计和定距离传输。“已知序列”是指接收机在接收数据前已知的一组码片序列。这组已知的序列通常在信息发送起始时发送。接收机对已知序列的进行搜索，以检测期望信号的存在并对期望信号进行处理并与其同步。检测期望信号是否存在的过程通常被称为信号捕获。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用循环范围搜索进行信号捕获系统及方法，以解决上述技术问题。为实现上述目的本专利技术采用以下技术方案：一种利用循环范围搜索进行信号捕获系统，包括：接收机接收发射信号，所述发射信号包括：序列集合(S1，S2，S3，…Sn)，其中：n为整数，Sn为集合的第n个序列；所述接收机具有信号捕获块，所述信号捕获块包括有限的范围子集集合(R1，R2，R3，…Rm)，其中：m为整数，Rm为第m个范围子集；所述范围子集以周期性地映射到对应的所述序列，其中m<n；每个所述范围子集以重复的方式对应于至少一个所述序列；所述信号捕获块在预定的到达时间范围内搜索发射机发射的信号，该到达时间范围由发射机与接收机之间信号的传播时间以及任何时间误差所限定，所述信号捕获块在有限的、重复的范围子集内，采用循环范围搜索的方式来周期性地搜索上述序列集合中的其中一个序列；信号捕获块在捕获发射信号时，当信号捕获块在范围子集定义的预定经过时间内没有搜索到所述序列中的某一个序列，则在下一个预定的范围子集内继续重复搜索，直到在范围子集定义的到达时间内搜索到某一个序列。作为本专利技术进一步的方案，发射机发射所述的发射信号，而发射机发射信号的启动时间对于接收机而言是已知的；所述发射信号包括至少一个预定序列集合，所述预定序列集合小于序列集合(S1，S2，S3…Sn)，所述预定序列集合与所述有限范围子集集合的子集对应，该子集集合小于有限范围子集的集合(R1，R2，R3…Rm)；对于多个接收机，每个接收机具有所述信号捕获块，以及执行定距离信息传输时，使所述发射机与所述的多个接收机之间进行通信，所述多个接收机可以在有限范围子集集合的对应子集内捕获相应的预定已知序列。作为本专利技术进一步的方案，发射机提前或延迟发送信号以创建多个预定序列的信号，那么可以使得多个接收机能够在所述的有限范围集合的对应子集内捕获相应预定序列，在接收机设计成不提前或延迟的情况下，所述接收机能够就可以在更短和更长的距离接收到发射的信号。多个接收机接收所述预定序列信号，接收机在到达时间范围捕获发射信号，根据发射信号的传播时间和信号在相应介质中传播速度来估计所述接收机与所述发射机之间的距离。作为本专利技术进一步的方案，发射机发射所述的信号，而发射机发射信号的启动时间对于接收机而言是已知的；接收机的信号捕获块在所述到达时间范围内(即所述范围子集对应的到达时间)搜索捕获发送信号，所述信号可以确定发射机和接收机之间的距离；所述接收机包含范围子集中的一个子集，该子集至少与一个所述预定序列相对应。作为本专利技术进一步的方案，发射机发射所述的信号，而发射机发射信号的启动时间对于接收机而言是已知的；所述序列集合的每个序列具有各自持续时间，所述发射信号的整体包括序列集合和净载荷数据，所述序列集合的持续时间比每个所述序列的持续时间要长，其中所述发射机提供自组织信道接入，因为发射机仅需要等待的所述一个序列的持续时间，就可以完全发送整个信号。作为本专利技术进一步的方案，所述序列集合中的每个序列的持续时间是相同的，并且发送信号是扩频信号。一种利用循环范围搜索进行信号捕获的方法，具体包括以下步骤：1)提供扩频接收机以接收扩频信号，该扩频信号包括序列集合(S1，S2，S3…Sn)的子集，其中n为整数，并且Sn为集合中的第n个序列，扩频信号整体包括序列集合的子集和信号的后续净载荷数据部分；2)在接收机内提供信号捕获块，信号捕获块包括范围子集的有限集合(R1，R2，R3，…Rm)，其中m为整数，Rm表示第m个范围子集，所述范围子集以周期性对应关系映射到所述序列，其中m﹤n；每个范围子集以重复的方式至少对应一个所述序列；3)所述信号捕获块在限定的到达时间范围内搜索发射机发射的信号，该到达时间范围由发射机与接收机之间信号的传播时间以及任何时间误差所限定，所述信号捕获块在有限的、重复的范围子集内采用循环范围搜索的方式来周期性地搜索上述序列集合中一个序列；4)信号捕获块在捕获发射信号时，当信号捕获块在范围子集定义的预定经过时间内没有搜索到所述序列中的某一个序列，则在下一个预定的范围子集内继续重复搜索，直到由范围子集定义的到达时间内搜索到这个序列。作为本专利技术进一步的方案，发射机发射所述的扩频信号，而发射机发射扩频信号的启动时间对于接收机而言是已知的；所述发射扩频信号包括至少一个预定序列集合，所述预定序列集合小于序列集合(S1，S2，S3…Sn)，所述预定序列集合仅与所述有限范围子集集合的一个子集对应，该子集集合小于有限范围子集的集合(R1，R2，R3…Rm)；对于多个接收机而言，每个接收机具有所述信号捕获块，在执行定距离信息传输时，所述发射机与所述的多个接收机之间进行通信，所述多个接收机可以在有限范围子集集合中对应子集内捕获相应的预定序列。作为本专利技术进一步的方案，发射机提前或延迟发送信号以创建多个预定序列的信号，那么可以使得多个接收机能够在所述的有限范围集合中对应子集内捕获相应预定序列，在接收机设计成不提前或延迟的情况下，所述接收机能够就可以在更短和更长的距离接收到发射的信号；发射机发射所述的扩频信号，而发射机发射扩频信号启动时间对于接收机而言是已知的；接收机在到达时间范围内捕获发射信号，根据发射信号的传播时间和信号在相应介质中传播速度来估计所述接收机与所述发射机之间的距离。作为本专利技术进一步的方案，发射机发射所述的信号，而发射机发射信号的启动时间对于接收机而言是已知的；所述序列集合的每个序列具有各自持续时间，所述发射信号的整体包括序列集合和净载荷数据，所述序列集合的持续时间比每个所述序列的持续时间要长，其中所述发射机提供自组织信道接入，因为发射机仅需要等待的所述一个序列的持续时间，就可以完全发送整个信号。与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用循环范围搜索进行信号捕获系统，其特征在于，包括：/n接收机接收发射信号，所述发射信号包括：序列集合(S1，S2，S3，…Sn)，其中：n为整数，Sn为集合的第n个序列；/n所述接收机具有信号捕获块，所述信号捕获块包括有限的范围子集集合(R1，R2，R3，…Rm)，其中：m为整数，Rm为第m个范围子集；/n所述范围子集以周期性地映射到对应的所述序列，其中m<n；每个所述范围子集以重复的方式对应于至少一个所述序列；/n所述信号捕获块在预定的到达时间范围内搜索发射机发射的信号，该到达时间范围由发射机与接收机之间信号的传播时间以及任何时间误差所限定，所述信号捕获块在有限的、重复的范围子集内，采用循环范围搜索的方式来周期性地搜索上述序列集合中的其中一个序列；/n信号捕获块在捕获发射信号时，当信号捕获块在范围子集定义的预定经过时间内没有搜索到所述序列中的某一个序列，则在下一个预定的范围子集内继续重复搜索，直到在范围子集定义的到达时间内搜索到某一个序列。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用循环范围搜索进行信号捕获系统，其特征在于，包括：
接收机接收发射信号，所述发射信号包括：序列集合(S1，S2，S3，…Sn)，其中：n为整数，Sn为集合的第n个序列；
所述接收机具有信号捕获块，所述信号捕获块包括有限的范围子集集合(R1，R2，R3，…Rm)，其中：m为整数，Rm为第m个范围子集；
所述范围子集以周期性地映射到对应的所述序列，其中m<n；每个所述范围子集以重复的方式对应于至少一个所述序列；
所述信号捕获块在预定的到达时间范围内搜索发射机发射的信号，该到达时间范围由发射机与接收机之间信号的传播时间以及任何时间误差所限定，所述信号捕获块在有限的、重复的范围子集内，采用循环范围搜索的方式来周期性地搜索上述序列集合中的其中一个序列；
信号捕获块在捕获发射信号时，当信号捕获块在范围子集定义的预定经过时间内没有搜索到所述序列中的某一个序列，则在下一个预定的范围子集内继续重复搜索，直到在范围子集定义的到达时间内搜索到某一个序列。


2.权利要求1所述的一种利用循环范围搜索进行信号捕获系统，其特征在于，发射机发射所述的发射信号，而发射机发射信号的启动时间对于接收机而言是已知的；
所述发射信号包括至少一个预定序列集合，所述预定序列集合小于序列集合(S1，S2，S3…Sn)，所述预定序列集合与所述有限范围子集集合的子集对应，该子集集合小于有限范围子集的集合(R1，R2，R3…Rm)；
对于多个接收机，每个接收机具有所述信号捕获块，以及执行定距离信息传输时，使所述发射机与所述的多个接收机之间进行通信，所述多个接收机可以在有限范围子集集合的对应子集内捕获相应的预定已知序列。


3.权利要求2所述的一种利用循环范围搜索进行信号捕获系统，其特征在于，发射机提前或延迟发送信号以创建多个预定序列的信号，那么可以使得多个接收机能够在所述的有限范围集合的对应子集内捕获相应预定序列，在接收机设计成不提前或延迟的情况下，所述接收机能够就可以在更短和更长的距离接收到发射的信号；
多个接收机接收所述预定序列信号，接收机在到达时间范围捕获发射信号，根据发射信号的传播时间和信号在相应介质中传播速度来估计所述接收机与所述发射机之间的距离。


4.权利要求1所述的一种利用循环范围搜索进行信号捕获系统，其特征在于，发射机发射所述的信号，而发射机发射信号的启动时间对于接收机而言是已知的；
接收机的信号捕获块在所述到达时间范围内搜索捕获发送信号，所述信号可以确定发射机和接收机之间的距离；
所述接收机包含范围子集中的一个子集，该子集至少与一个所述预定序列相对应。


5.权利要求1所述的一种利用循环范围搜索进行信号捕获系统，其特征在于，
发射机发射所述的信号，而发射机发射信号的启动时间对于接收机而言是已知的；
所述序列集合的每个序列具有各自持续时间，所述发射信号的整体包括序列集合和净载荷数据，所述序列集合的持续时间比每个所述序列的持续时间要长，其中所述发射机提供自组织信道接入，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁峰，杨红乔，陈体军，杜晓华，马世银，陈飞，陈全，
申请(专利权)人：西安航天天绘数据技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61