基于改进平方变差的卫星扩频通信系统及符号同步方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于改进平方变差的卫星扩频通信系统及符号同步方法，该方法包括步骤：S1、接收端对输入信号进行全部采样点匹配滤波解扩，将输入信号转化为复信号；S2、对复信号进行预处理；S3、将预处理后的输入信号与预先设置的信号幅值阈值T进行比对，将大于信号幅值阈值T的时刻作为当前最佳采样时间点；S4、基于最佳采样时间点确定相位，并生成定时脉冲序列信号；S5、用定时脉冲序列信号对预处理之后的信号进行采样，计算所述最佳采样点的采样值与其前、后两个采用值之间变差之和作为修正变量；S6、基于修正变量对定时脉冲序列信号的相位进行修正。本发明专利技术计算量很小，能够快速、精确地进行发射端和接收端之间的符号同步。确地进行发射端和接收端之间的符号同步。确地进行发射端和接收端之间的符号同步。

【技术实现步骤摘要】
基于改进平方变差的卫星扩频通信系统及符号同步方法


[0001]本专利技术涉及卫星通信领域，更具体地说，它涉及一种基于改进平方变差的卫星扩频通信系统及符号同步方法。

技术介绍

[0002]卫星通信有传输不受地形限制、传输距离远、部署快捷、应对自然灾害能力强等特点，具备地面网络无法替代的优势，在国家通信战略建设中占有重要的席位。虽然卫星通信具有许多优点，但在干扰条件下它又非常脆弱。在战争发生时，通信卫星极容易被电磁干扰甚至于实施物理摧毁，阻断通信业务。为了对抗干扰，扩频通信是首要选择。
[0003]扩频通信直接利用具有高码率的扩频码序列采用各种调制方式在发射端扩展信号的频谱，而在接收端，用相同的扩频码序列进行解扩，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。扩频信号具有伪随机噪声的特性，必须在接收信号序列与本地参考序列严格同步的情况下，才能被正确接收、解调数据信息。扩频通信系统的同步，涉及到载波同步、位同步、码同步，而最主要的是符号/扩频码同步。所谓符号/扩频码同步是指需要在接受端产生一个与接收到的码元重复频率和相位一致的定时脉冲，即同步时钟。由于收发时钟的不稳定性、扩频序列的启动时差、电波传播延迟等原因，接收端都有可能不能确定接收信号中扩频序列的起始相位，导致无法使接收机产生的本地伪随机码与收到的伪随机码严格同步。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在针对当前扩频通信系统中接收端产生的本地伪随机码与收到的伪随机码难以严格同步的技术问题，提供一种基于改进平方变差的卫星扩频通信系统及符号同步方法，能够精准地实现符号同步。
[0005]为实现上述目的，本公开实施例提出以下技术方案：
[0006]第一方面，本公开实施例提出一种基于改进平方变差的卫星扩频通信符号同步方法，所述方法实施在卫星扩频通信系统的接收端，包括以下步骤：
[0007]S1、接收端对输入信号进行全部采样点匹配滤波解扩，将输入信号转化为复信号；
[0008]S2、对所述复信号进行预处理，以提高所述复信号的信噪比至预设要求；
[0009]S3、将预处理后的输入信号与预先设置的信号幅值阈值T进行比对，将大于信号幅值阈值T的时刻作为当前最佳采样时间点；
[0010]S4、基于所述最佳采样时间点确定相位，并生成定时脉冲序列信号；基于所述定时脉冲序列信号进行对匹配滤波解扩后的复信号进行次采样、解调和译码；
[0011]S5、用所述定时脉冲序列信号对预处理之后的信号进行采样，计算所述最佳采样点的采样值与前、后两个采样点的采样值之间变差之和作为修正变量；
[0012]S6、基于所述修正变量对所述定时脉冲序列信号的相位进行修正。
[0013]作为所述基于改进平方变差的卫星扩频通信符号同步方法的一种可选实施方式，所述预处理的方法为：对所述复信号的模进行平方，使所述复信号变为正实值。平方后如果
信噪比较低，无法满足后续阈值判断的要求，则可以在平方后进行积分以提高信号的信噪比。
[0014]例如：假设输入信号为r(n)，则对r(n)进行全部采样点的匹配解扩之后，得到的复信号为s(n)：其中，PN为长度为K的扩频码，PN(k)为扩频码的第k位，SPS为扩频码每个码片的采样点数。对复信号s(n)的模进行平方，使信号s(n)全部变为实正值；再对s(n)进行积分，得到的结果为其中，M为积分倍数。
[0015]作为所述基于改进平方变差的卫星扩频通信符号同步方法的一种可选实施方式，生成定时脉冲序列信号可采用以下方法：
[0016]根据mk的初值，可生成的周期为K
×
SPS、相位为mk的定时脉冲序列信号p(n)：
[0017][0018]式中，δ为狄拉克函数，通过p(n)脉冲的指示即可完成信号的次采样，接收端对次采样信号依次进行解调和译码，此时初步完成了接收端的符号同步。
[0019]作为所述基于改进平方变差的卫星扩频通信符号同步方法的一种可选实施方式，计算修正变量的方法为：
[0020]计算ukt＝sign[t(2)
‑
t(1)]/2+sign[t(3)
‑
t(2)]/2，其中，t(2)表示最佳采样点的采样值，t(1)表示最佳采样点的前一个采样点的采样值，t(3)表示最佳采样点的后一个采样点的采样值；t(2)
‑
t(1)表示最佳采样点的采样值与其前一个采样点的采用值之间的变差，t(3)
‑
t(2)表示最佳采样点的采样值与其后一个采样点的采用值之间的变差；sign[x]表示符号函数，x>0时，sign[x]＝1；x＝0时，sign[x]＝0；x<0时sign[x]＝
‑
1。在实际通信过程中，当最佳采样点慢慢超前时，最大值逐步由中间值靠向前一时刻采样点，则ukt值由0向
‑
1靠拢；而最佳采样点慢慢滞后时，最大值逐步由中间值靠向后一时刻采样点，ukt值由0向1靠拢，此时则需要对定时脉冲序列信号的相位进行修正。
[0021]作为所述基于改进平方变差的卫星扩频通信符号同步方法的一种可选实施方式，对所述定时脉冲序列信号的相位进行修正的方法包括以下步骤：
[0022]在系统上电后统计预设时间段T内ukt的均值，并将计算出的均值作为时偏uk的初始值；
[0023]之后每次接收端进行次采样并修正时，更新uk值为：uk
←
uk+G
×
(ukt
‑
uk)；其中，G是环路滤波器的系数，为小于1的正数；
[0024]然后，基于更新后的时偏uk的值更新mk的值：
[0025]判断此时uk的值是否满足uk>+U，若满足，则更新mk的值为：mk
←
mk+1，更新uk的值为：uk
←
uk
‑
1；若不满足，则判断此时uk的值是否满足uk<
‑
U，若满足，则更新mk的值为：mk
←
mk
‑
1，更新uk的值为：uk
←
uk+1。
[0026]第二方面，本公开实施例提出一种基于改进平方变差的卫星扩频通信系统，该系
统包括发射端和接收端，且接收端采用所述符号同步方法与发射端进行符号同步。
[0027]作为所述基于改进平方变差的卫星扩频通信系统的一种可选实施方式，所述接收端可以包括匹配滤波解扩模块、信号处理模块、变差统计模块、定时脉冲模块、次采样模块、解调模块和译码模块，各模块可以通过FPGA实现。所述匹配滤波解扩模块被配置为用于对接收到的输入信号进行全部采样点匹配滤波解扩，将输入信号转化为复信号；
[0028]所述信号处理模块被配置为用于对所述复信号进行预处理；
[0029]所述变差统计模块被配置为用于对预处理之后的信号进行阈值判断以得到最佳采样点；以及接收所述定时脉冲模块发送的最佳采样点的采样值与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于改进平方变差的卫星扩频通信符号同步方法，其特征在于，包括步骤：S1、接收端对输入信号进行全部采样点匹配滤波解扩，将输入信号转化为复信号；S2、对所述复信号进行预处理，以提高所述复信号的信噪比至预设要求；S3、将预处理后的输入信号与预先设置的信号幅值阈值T进行比对，将大于信号幅值阈值T的时刻作为当前最佳采样时间点；S4、基于所述最佳采样时间点确定相位，并生成定时脉冲序列信号；基于所述定时脉冲序列信号进行对匹配滤波解扩后的复信号进行次采样、解调和译码；S5、用所述定时脉冲序列信号对预处理之后的信号进行采样，计算所述最佳采样点的采样值与前、后两个采样点的采样值之间变差之和作为修正变量；S6、基于所述修正变量对所述定时脉冲序列信号的相位进行修正。2.根据权利要求1所述的基于改进平方变差的卫星扩频通信符号同步方法，其特征在于，所述预处理的方法为：对所述复信号的模进行平方，使所述复信号变为正实值。3.根据权利要求2所述的基于改进平方变差的卫星扩频通信符号同步方法，其特征在于，若对所述复信号的模进行平方后的信号不满足预设的信噪比条件，则对平方后的信号进行积分计算。4.根据权利要求1所述的基于改进平方变差的卫星扩频通信符号同步方法，其特征在于，所述修正变量的计算公式为：ukt＝sign[t(2)
‑
t(1)]/2+sign[t(3)
‑
t(2)]/2其中，t(2)表示最佳采样点的采样值，t(1)表示最佳采样点的前一个采样点的采样值，t(3)表示最佳采样点的后一个采样点的采样值；t(2)
‑
t(1)表示最佳采样点的采样值与其前一个采样点的采用值之间的变差，t(3)
‑
t(2)表示最佳采样点的采样值与其后一个采样点的采用值之间的变差；sign[x]表示符号函数，x>0时，sign[x]＝1；x＝0时，sign[x]＝0；x<0时sign[x]＝
‑
1。5.根据权利要求4所述的基于改进平方变差的卫星扩频通信符号同步方法，其特征在于，对所述定时脉冲序列信号的相位进行修正的方法包括以下步骤：在系统上电后统计预设时间段T...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，史焱，李江华，齐东元，王本庆，俞畅，
申请(专利权)人：凯睿星通信息科技南京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：