一种非均匀扩频的同步方法技术

本发明专利技术涉及通信技术领域，具体涉及一种非均匀扩频的同步方法，包括以下步骤：S1对信号进行非均匀扩频码捕获；S2对非均匀扩频码捕获后的信号进行非均匀扩频码跟踪；S3进行速率匹配，符号速率fb和采样速率fs的比例呈整数倍关系；S4对速率匹配后的信号进行GARDNER符号同步处理；S5对GARDNER符号同步处理后的信号进行载波同步处理；本发明专利技术解决了非均匀扩频系统的捕获和跟踪的问题，降低了算法处理的复杂度，算法适应能力更强。

A synchronization method of nonuniform spread spectrum

【技术实现步骤摘要】
一种非均匀扩频的同步方法
本专利技术涉及通信
，具体涉及一种非均匀扩频的同步方法。
技术介绍
直扩通信机理是发送方将数据信息通过相应处理调制到所需频带上发射，接收方则通过对应逆处理提取原始数据信息。然而，对于接收方而言，提取或恢复有效数据信息的关键所在是解决人为环境所造成的不确定度，解决此不确定度的过程被称为同步。同步的重点是要求系统收发两端的信号在频率上和相位上保持一致，这样才能正确地解调出信息。其作用就是要实现本地产生的信号与接收到的信号在频率及相位上保持一致。同步过程一般说来包含两个阶段：捕获与跟踪。(1)接收端由于并不知道对方是否发送了信号，因此，需要有一个搜捕过程，即在一定的频率和时间范围内搜索信号，也就是要把发送方发来的信号与本地信号的相位之差纳入同步保持范围内，即在扩频伪码一个码元时片内，这一阶段称为粗同步，也叫捕获。(2)当捕获完成后，则需要进一步调整伪码及频率误差。无论由于何种因素导致频率和相位发生偏移，同步系统都能加以调整，使得继续保持同步，这一阶段称为精同步，也叫跟踪。直扩系统采用码分多址(CDMA)技术，应用不同的伪随机序列码对不同发射终端的信息数据进行扩频解调，为接收某一发射终端的信息数据，就必须复现调制该信息数据的扩频伪码，讲复现的伪码同输入伪码在不同相位误差上做相关运算，使二者同步，从而完成对信息数据的解扩，该过程称为伪码捕获；由于发射终端与接收终端之间存在径向移动，会产生Doppler频移，因此为完成对某一发射终端信息数据的解调，必须搜索到相应发射终端所产生的Doppler频移的数值，该过程称为载波捕获。因此，对于直扩系统信号的捕获是一个二维捕获过程。捕获结果是使本地参考码和接收码相位差值小于一个码元宽度，且收发码时钟频率基本一致，同时使载波相位对准，从而实现输入信号与本地信号的粗同步。在完成直扩信号的捕获后，收发扩频伪码相位差在一个码元之内，从而转入跟踪状态。由于载波频率和伪码相位并非精准已知的先验信息，所以必须建立非相干码环来对伪码进行跟踪接收，即伪码跟踪环是建立在码环结构基于载波频率未知这一假定基础上的。在载波偏离额定指数的某个确定范围内，这种码环必须能够承受并发挥作用。基于上述考虑，就普通直扩系统接收终端的信号跟踪而言，可以采用非相干全时间超前—滞后结构形式的延迟锁定环DLL作为伪码跟踪环。这种伪码跟踪环的相关运算采用了两个独立的相关器：超前码(早码)相关器和滞后码(晚码)相关器。输入信号分成两路：一路同超前本地参考码(早码)相关；另一路同滞后本地参考码(晚码)相关。相关结果再经过积分或累加、平方、加减运算完成鉴相。伪码跟踪环原理框图如图2所示.伪码跟踪环由码相关器、码环路滤波器、码NCO和码产生器4部分组成。其中，码相关器起鉴相的作用、输入的数字中频信号分为两路，和本地载波I、Q两路相乘后进入码相关器，分别和早、晚两路伪码进行相关，得到4路相关结果，作加减运算后得到相位误差信号。而相位误差信号经环路滤波后用于修正码NCO的频率控制字，使码NCO的输出频率按输入频率的动态变化。环路滤波器的作用不仅仅是滤除噪声，而且要能跟踪信号的动态。环路滤波器决定了伪码跟踪环的动态性能。对于载波跟踪，可采用锁相环及科斯塔斯环实现，其作用是对伪码跟踪环的输出信号进行解调，得到数据信息，其中科斯塔斯环载波跟踪原理如图3所示。其由载波鉴相器、载波环路滤波器和载波NCO组成。输入信号经解扩后进入载波跟踪环，和本地载波I、Q两路进行混频，再分别经过低通滤波后相乘，得到相位误差信号，数据解调从I路输出。科斯塔斯锁相环和普通锁相环一样，对动态应力是敏感的，然而它们能产生最精准的速度测量值。对于给定的信号功率电平，科斯塔斯锁相环也提供差错发生最少的数据解调，因此是载波跟踪环最希望的稳态跟踪模式。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种非均匀扩频的同步方法，解决非均匀扩频系统的捕获和跟踪问题。本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种非均匀扩频的同步方法，所述同步方法包括以下步骤：S1对信号进行非均匀扩频码捕获；S2对非均匀扩频码捕获后的信号进行非均匀扩频码跟踪；S3进行速率匹配，符号速率fb和采样速率fs的比例呈整数倍关系；S4对速率匹配后的信号进行GARDNER符号同步处理；S5对GARDNER符号同步处理后的信号进行载波同步处理。更进一步的，采用修正的半BIT匹配滤波算法进行伪码捕获，用数字匹配滤波器实现实现PN码捕获，当信号处在高斯白噪声中时，匹配滤波器可使输出信噪比最大。更进一步的，半BIT相关峰值获取时，存在虚捕概率和漏捕概率，相关峰值门限大小合适，同时增加多个扩频码同时相关。更进一步的，进行伪码捕获时，搜索采用数据分段法进行，每次用于相关的时间为N个伪码周期，里面包含M比特的时间，每段数据搜索K个码片的时间，完成一段数据的搜索后，进入等待状态，当收满下一段数据后，再重新开始搜索，直到相关峰值超过门限、完成捕获为止。更进一步的，每段数据时搜索K个码片的时间，每个码片内以Tc/4的时间间隔进行相关，每段数据共需要计算KTc÷Tc/4＝4K个时间点的相关值；由于频偏的存在，在每个时间点进行相关时，需要在各个频偏点也进行计算，各个频偏点的间隔取为fd＝fb，fb＝1/Tb为比特速率，每个码相位点共需要计算M＝2fmax/fd个频偏点的相关值，fmax为最大频偏值，此时频偏估计精度为fb/2。更进一步的，初始扩频码同步后，在解调的过程中进行跟踪，根据当前最佳采样点及前后两点计算出来的相关值的大小，来调整码相位，跟踪时在半个比特内进行相干累加，再进行N个比特周期的非相干累加。更进一步的，计算相关值时，每次计算出3个相关值，若当前相关值最大，则最佳采样点保持不变；若之前点的相关值最大，则最佳采样点往前移动一个点；若之后点的相关值最大，则最佳采样点往后移动一个点。更进一步的，伪码同步得到后，采用GARDNE符号同步算法，利用DDS算法完成速率匹配使得GARDNERGARDNE符号同步算法同步时可输入与采样点成整数倍关系的符号宽度，进而进行符号同步。本专利技术的有益效果为：本专利技术解决了非均匀扩频系统的捕获和跟踪的问题，降低了算法处理的复杂度，算法适应能力更强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的结构框图；图2是本专利技术
技术介绍
伪码跟踪环原理框图；图3是本专利技术
技术介绍
科斯塔斯环载波跟踪原理框图；图4是扩频码捕获示意图；图5是接收信号的扩频码边界和本地扩频码边界相差图；图6是接收信号的扩频码边界和本地扩频码边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非均匀扩频的同步方法，其特征在于，所述同步方法包括以下步骤：/nS1对信号进行非均匀扩频码捕获；/nS2对非均匀扩频码捕获后的信号进行非均匀扩频码跟踪；/nS3进行速率匹配，符号速率fb和采样速率fs的比例呈整数倍关系；/nS4对速率匹配后的信号进行GARDNER符号同步处理；/nS5对GARDNER符号同步处理后的信号进行载波同步处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种非均匀扩频的同步方法，其特征在于，所述同步方法包括以下步骤：
S1对信号进行非均匀扩频码捕获；
S2对非均匀扩频码捕获后的信号进行非均匀扩频码跟踪；
S3进行速率匹配，符号速率fb和采样速率fs的比例呈整数倍关系；
S4对速率匹配后的信号进行GARDNER符号同步处理；
S5对GARDNER符号同步处理后的信号进行载波同步处理。


2.根据权利要求1所述的非均匀扩频的同步方法，其特征在于，采用修正的半BIT匹配滤波算法进行伪码捕获，用数字匹配滤波器实现实现PN码捕获，当信号处在高斯白噪声中时，匹配滤波器可使输出信噪比最大。


3.根据权利要求2所述的非均匀扩频的同步方法，其特征在于，半BIT相关峰值获取时，存在虚捕概率和漏捕概率，相关峰值门限大小合适，同时增加多个扩频码同时相关。


4.根据权利要求1所述的非均匀扩频的同步方法，其特征在于，进行伪码捕获时，搜索采用数据分段法进行，每次用于相关的时间为N个伪码周期，里面包含M比特的时间，每段数据搜索K个码片的时间，完成一段数据的搜索后，进入等待状态，当收满下一段数据后，再重新开始搜索，直到相关峰值超过门限、完成捕获为止。


5.根据权利要求4所述的非均匀扩频的同步方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊军，孙博韬，那成亮，郑世民，黄龙，
申请(专利权)人：熊军，西安宇飞电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11