[發(fā)明專利]一種適用于無人機下行數(shù)據(jù)鏈的幀同步方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910238075.2
• 申請日: 2009-11-18
• 公開（公告）號: CN101702706A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊小軍;梁海龍;趙葉星
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 趙文利

1.一種適用于無人機下行數(shù)據(jù)鏈的幀同步方法，針對以QPSK為調(diào)制方式的數(shù)據(jù)鏈，其特 征在于，包括以下幾個步驟：

步驟一、通信功能初始化；

將要發(fā)射的信號分成I、Q兩路，然后將I、Q兩路信號分別進行組幀，I、Q兩路的幀 頭和幀尾分別選擇N位的M序列，N為2的冪次且N≥32；

步驟二、相位映射；

在發(fā)射端，組幀后的兩路信號進入相位映射單元進行相位映射，相位映射采用自然映射 的方法，映射后的信號經(jīng)過上變頻、匹配濾波、載波調(diào)制后發(fā)射出去；

自然映射的方法，如表1所示：

表1信號的自然映射方法

??映射前I、Q兩路 ??代表的相位 ??映射之后I路、Q路 ??0、0 ??π/4 ??1、1 ??0、1 ??3π/4 ??0、1 ??1、0 ??7π/4 ??1、0 ??1、1 ??5π/4 ??0、0

在接收端進行幀同步檢測即相位映射之前，設(shè)置I路的8組幀頭為Frame_Start_I，Q 路的8組幀頭為Frame_Start_Q，固定的幀頭數(shù)據(jù)的不同排列組合有8種，將其作為8組 參考幀頭序列，分別為：

1、Frame_Start_I1＝I路幀頭，F(xiàn)rame_Start_Q1＝Q路幀頭；

2、Frame_Start_I2＝-I路幀頭，F(xiàn)rame_Start_Q2＝Q路幀頭；

3、Frame_Start_I3＝-I路幀頭，F(xiàn)rame_Start_Q3＝-Q路幀頭；

4、Frame_Start_I4＝I路幀頭，F(xiàn)rame_Start_Q4＝-Q路幀頭；

5、Frame_Start_I5＝Q路幀頭，F(xiàn)rame_Start_Q5＝I路幀頭；

6、Frame_Start_I6＝-Q路幀頭，F(xiàn)rame_Start_Q6＝I路幀頭；

7、Frame_Start_I7＝-Q路幀頭，F(xiàn)rame_Start_Q7＝-I路幀頭；

8、Frame_Start_I8＝Q路幀頭，F(xiàn)rame_Start_Q8＝-I路幀頭；

把Frame_Start_I中8個中的每一路幀頭的位定義為BN～B1，把Frame_Start_Q中 8個中的每一路幀頭的位定義為bN～b1；

步驟三、幀頭同步檢測；

I、Q兩路信號在接收端經(jīng)過相干解調(diào)、下變頻、匹配濾波、同步跟蹤后，進入幀同步檢 測單元；將I、Q兩路信號的符號位采用滑動的方式依次移入幀同步檢測單元內(nèi)的兩個N位的 寄存器中，每滑動一次對于每個寄存器而言進入一位信息出來一位信息；進入寄存器的值與8 組參考序列分別進行相關(guān)運算，每滑動一次進行一次運算，每進行一次運算輸出8個幀頭相關(guān) 值；

步驟四、確認幀頭同步捕獲；

(a)將步驟三中得到的8個相關(guān)值輸入比較單元進行比較，得出幀頭相關(guān)值的最大值 及其位置；再將最大值與門限值進行比較，如果該最大值大于門限值，則確定幀頭捕獲，如 果小于門限值則返回步驟三繼續(xù)進行幀頭同步檢測；

所述的8個相關(guān)值進行比較，具體比較方法的如下：

比較單元包括三級比較器，第一級比較器的輸出為第二級比較器的輸入，第二級比較器 的輸出為第三級比較器的輸入，第一級包括四個比較器、第二級包括兩個比較器、第三級包 括一個比較器，第一級比較器的輸出Comp_1_1～Comp_1_4，第二級比較器的輸出C omp_2_1～Comp_2_2，第三級比較器的輸出Comp_3，每個比較器包含輸入A和輸入B， 如果比較器的輸入A＞B，則輸出1，否則為0；最后根據(jù)比較器的輸出值確定最大值所在位 置；具體的如下所示：

當{Comp_3，Comp_2_1，Comp_1_1}＝{1，1，1}時，幀頭相關(guān)值1最大，位置為1；

當{Comp_3，Comp_2_1，Comp_1_1}＝{1，1，0}時，幀頭相關(guān)值2最大，位置為2；

當{Comp_3，Comp_2_1，Comp_1_2}＝{1，0，1}時，幀頭相關(guān)值3最大，位置為3；

當{Comp_3，Comp_2_1，Comp_1_2}＝{1，0，0}時，幀頭相關(guān)值4最大，位置為4；

當{Comp_3，Comp_2_2，Comp_1_3}＝{0，1，1}時，幀頭相關(guān)值5最大，位置為5；

當{Comp_3，Comp_2_2，Comp_1_3}＝{0，1，0}時，幀頭相關(guān)值6最大，位置為6；

當{Comp_3，Comp_2_2，Comp_1_4}＝{0，0，1}時，幀頭相關(guān)值7最大，位置為7；

當{Comp_3，Comp_2_2，Comp_1_4}＝{0，0，0}時，幀頭相關(guān)值8最大，位置為8；

(b)I路的8組幀尾為Frame_Tail_I，Q路的8組幀尾為Frame_Tail_Q，再將8組 同步檢測的參考序列設(shè)置為8組參考幀尾序列，8組參考幀尾序列分別為：

1、Frame_Tail_I1＝I路幀尾，F(xiàn)rame_Tail_Q1＝Q路幀尾；

2、Frame_Tail_I2＝-I路幀尾，F(xiàn)rame_Tail_Q2＝Q路幀尾；

3、Frame_Tail_I3＝-I路幀尾，F(xiàn)rame_Tail_Q3＝-Q路幀尾；

4、Frame_Tail_I4＝I路幀尾，F(xiàn)rame_Tail_Q4＝-Q路幀尾；

5、Frame_Tail_I5＝Q路幀尾，F(xiàn)rame_Tail_Q5＝I路幀尾；

6、Frame_Tail_6＝-Q路幀尾，F(xiàn)rame_Tail_Q6＝I路幀尾；

7、Frame_Tail_I7＝-Q路幀尾，F(xiàn)rame_Tail_Q7＝-I路幀尾；

8、Frame_Tail_I8＝Q路幀尾，F(xiàn)rame_Tail_Q8＝-I路幀尾；

把Frame_Tail_I中8個中的每一路幀尾的位定義為DN～D1，把Frame_Tail_Q中8 個中的每一路幀尾的位定義為dN～d1；

步驟五、幀尾同步檢測；

將8組參考序列設(shè)置為參考幀尾序列后，本步驟同步驟三，與步驟三使用相同的幀同步 檢測單元，只是在時間上的前后順序不同，所用的參考序列不同，最后得到8個幀尾相關(guān)值；

步驟六、確認幀尾同步捕獲；

本步驟同步驟四，采用相同的比較器；

a)將步驟五中得到的8個幀尾相關(guān)值進行比較，得出最大值；如果該最大值大于門限 值，則確定幀尾捕獲；如果小于門限值則返回步驟五繼續(xù)進行幀尾同步檢測；根據(jù)比較器的 輸出值確定最大值所在位置，具體的如下所示：

當{Comp_3，Comp_2_1，Comp_1_1}＝{1，1，1}時，幀尾相關(guān)值1最大，位置為1；

當{Comp_3，Comp_2_1，Comp_1_1}＝{1，1，0}時，幀尾相關(guān)值2最大，位置為2；

當{Comp_3，Comp_2_1，Comp_1_2}＝{1，0，1}時，幀尾相關(guān)值3最大，位置為3；

當{Comp_3，Comp_2_1，Comp_1_2}＝{1，0，0}時，幀尾相關(guān)值4最大，位置為4；

當{Comp_3，Comp_2_2，Comp_1_3}＝{0，1，1}時，幀尾相關(guān)值5最大，位置為5；

當{Comp_3，Comp_2_2，Comp_1_3}＝{0，1，0}時，幀尾相關(guān)值6最大，位置為6；

當{Comp_3，Comp_2_2，Comp_1_4}＝{0，0，1}時，幀尾相關(guān)值7最大，位置為7；

當{Comp_3，Comp_2_2，Comp_1_4}＝{0，0，0}時，幀尾相關(guān)值8最大，位置為8；

b)如果確定幀尾捕獲則把參考序列重新設(shè)置為參考幀頭序列Frame_Start_I1和 Frame_Start_Q1、Frame_Start_I2和Frame_Start_Q2、……、Frame_Start_I8和 Frame_Start_Q8，開始下一幀的幀頭檢測。