[發明專利]分集最大似然擴頻通信位同步方法和系統

有效

• 申請號: 201110366640.0
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102355279A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 陸偉寧;劉巖;饒才杰;呂達;白志強
• 申請（專利權）人: 中國航天科工信息技術研究院
• 主分類號: H04B1/7073
• 分類號: H04B1/7073
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 楊勇;鄭建暉

技術領域

本發明涉及擴頻通信位同步的方法和系統，更具體地涉及用于弱信號情況的分集最大似然擴頻通信位同步方法和系統。

背景技術

擴頻通信廣泛應用于移動通信、衛星導航等領域。位(比特)同步技術是擴頻通信技術中的重要內容。每一個調制電文碼元期內包含多個周期的偽隨機碼，實現位同步，即確定接收信號中調制電文的比特邊界的位置，是實現解調電文、偽距計算以及利用相干累加實現高靈敏跟蹤的基礎。

在由謝鋼所著的《GPS原理與接收機設計》(北京，電子工業出版社，2009)中和由Krumvieda?K.、Cloman?C.、Olson?E.、Thomas?J.、Kober?W.和Madhani?P.于2001年9月在猶他州鹽湖城的ION?GPS會議發表在會議記錄第789-829頁的《A?Complete?IF?Software?GPS?Receiver：A?Tutorial?About?the?Details》中，公開了用于位同步的傳統的直方圖方法。傳統的直方圖方法是一種被廣泛使用的統計估計方法，它通過統計相關器或者鎖相環輸出的前后數據的符號變化來進行檢測。以GPS為例，輸出數據的周期是1ms，一共有20個比特邊界候選位置，經過一段時間的統計，如果其中一個比特邊界候選位置的符號翻轉次數明顯多于其他位置，那么就判決該比特邊界候選位置為比特邊界。該方法本質上是對數據輸出進行了硬判決，只使用了相鄰兩個偽隨機碼(C/A碼)周期的符號變化，而不是全部20個周期(20ms)的能量，因此在低信噪比時性能較差。

Dafesh?P.在美國專利US?7042930中公開了一種用硬件實現的位同步方法。在這種算法中，接收機利用20個并行相關器對接收信號進行時間長度為20ms的相干積分，并使20個相關支路的相干積分起始沿分別相差1ms，然后檢測這20個相干積分結果的信噪比，若某條支路相干積分結果信噪比最小，則相應的相干積分起始沿必定與比特邊界相差10ms，發生了數值正負抵消，導致了相干積分結果信噪比最低。

Kaplan?E.在2006年由Artech?House，Inc.出版的《Understanding?GPS：Princples?and?Applications，Second?Edition》中提到，科思塔斯環對20個1ms長的相干積分值進行相加，然后根據和的正負來判斷該20ms長的正常數據比特值。丹麥Aalborg大學的Rinder?P.和Bertelsen?N.于2004年在碩士論文《Design?of?Single?Frequency?GPS?Software?Receiver》中采用了求平均值的方法，首先將1ms寬的數據比特表達成+1和-1的形式，如果20個1ms長的數據比特電文平均值≥+0.9或者≤-0.9，那么相應的數據比特就判為+1或者-1；如果電文平均值介于+0.9至-0.9之間，則這一數據比特解調結果視為無效，或者當前位同步結果是錯誤的。

Kokkonen?M，S?Pietila.于2002年4月在IEEE?Positioning，Location，and?Navigation?Symposium(PLANS)上發表的《A?New?Bit?Synchronization?Method?of?a?GPS?Receiver》中提出了最大似然方法(Maximum?likelihood/ML)，并應用于GPS。該方法把每個比特邊界候選位置之后的連續20個數據進行累加，求包絡得到相應的比特能量，再把比特能量通過一段時間的累積，獲得對應20個位置中比特能量最大的位置，即比特邊界的位置。最大似然算法比直方圖法性能要好，通過分析，在20dB-Hz下，需要4s時間可以得到可靠的同步。Zeidan在2006年由英國倫敦Artech?House出版的《The?GNSS?Technology?and?Application?Series》中的《GNSS?Receivers?for?Weak?Signals》中，給出了一種利用Viterbi算法對最大似然估計的實現，對最大似然方法的具體實現進行了簡化。

在實際使用位同步算法的過程中，為了保證在低信噪比情況下較低的錯誤估計概率(Estimation?Error?Rate/EER)，常固定一個較長的檢測時間。但對于強信號，固定一個長的檢測時間延長了平均估計時間，從而對于衛星導航接收機來說，延長了首次定位時間(Time?to?First?Fix/TTFF)。

發明內容

在本發明的一方面，提供了一種分集最大似然擴頻通信位同步方法，所述方法包括：