[發明專利]一種基于連續相位調制信號相位變化特征的碼元同步方法

有效

• 申請號: 201610666137.X
• 申請日: 2016-08-15
• 公開（公告）號: CN106301652B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 李朝陽;盛晨輝;付興;許振;王孜
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二二研究所
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04L27/26
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙)42224
• 代理人: 方放

技術領域

本發明涉及電通信技術領域，具體涉及在連續相位調制信號的通信系統中，利用信號的相位變化特征進行碼元同步的方法。

背景技術

在數字通信中，碼元同步的目的是要在接收端確定每一個碼元符號的正確起止時刻。目前，通過添加前導信號實現碼元同步的方法主要有，利用本地匹配波形相關運算，或用FFT在頻域匹配，但是這些運算通常比較復雜，并且會消耗較多的硬件資源。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種適用于連續相位調制信號通信系統中的碼元同步方法，以實現僅用很少的運算量實現碼元同步，解決現有數字通信系統中碼元同步算法過于復雜和消耗硬件資源較多的問題，同時克服多普勒頻偏對接收信號碼元同步的影響。

本發明解決其技術問題所采用的技術原理是：

在連續相位調制信號中添加一段前導同步信號，提取接收信號的相位變化特征信息，生成相位變化特征碼，由于接收信號的同步序列是已知的，那么其相位變化規律也就已知，提取該相位變化信息，就得到相位特征碼；本地的同步碼是由前導同步信號生成的，包含了前導同步信號的相位變化特征信息；將相位特征碼與本地同步碼做滑動相關匹配，如果能找到峰值，就說明已經找到了接收信號的同步序列的位置時刻，同時也就找到了碼元的起止時刻，即完成了同步。

具體地說，本方法包括以下步驟：

A、在本地，將一段偽隨機序列以連續相位調制CPM方式進行調制，產生包絡恒定，相位連續變化的信號波形，作為本地同步前導信號；逐個采樣點計算本地同步前導信號每一個數據與前一個數據的相位增量值；判斷該增量值的符號，正數用1表示，負數用0表示，生成一串本地同步碼；

B、接收基帶連續相位調制信號，逐個采樣點計算當前數據與前一個數據的相位增量值，判斷該增量值的符號，正數用1表示，負數用0表示，生成一串接收信號相位特征碼，該特征碼與步驟A所述的本地同步碼等長；

C、相關運算并定位峰值：令接收信號采樣點數據依次滑入，將步驟A和B生成的同步碼與相位特征碼做同或運算，得到一個相關值；每滑動一次，即可得到一個相關值；依次滑動形成一個相關值序列；該相關值序列峰值對應的時刻，確定為接收信號同步前導信號的結束時刻，從而獲得碼元的起止時刻；所述同或運算指相同為1，相異為0。

進一步的，步驟A中同步碼的長度越大，相關匹配時峰值越大；優選值取與接收信號同步碼的相同的長度。

進一步的，在信號輸入前，設有數據緩沖模塊，對輸入信號進行數據緩沖，以保證在同步過程中不會丟失有用數據。

本發明具有以下有益效果：

①運算簡單，只有加減運算、移位運算和極少量乘法，適用于各種硬件平臺的通信系統，硬件資源占用少，成本低；

②幾乎不占用存儲資源，節省存儲空間；

③由于利用信號的相位變化來判斷同步，而多普勒頻偏只會影響信號的頻率，不會改變信號的相位變化特征，故該同步方法不受接收信號多普勒頻偏的影響。

④在較低信噪比的情況下，仍能可靠地實現同步。

附圖說明

圖1是本系統的結構方框圖；

圖2是生成本地同步碼的工作流程圖；

圖3是提取接收信號的相位變化特征的工作流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

本實施例基于FPGA實現，但該實施例不應理解為對本發明的限制。

一、系統

1、總體

如圖1，本系統包括本地同步碼生成單元(10)、接收數據處理單元(20)、滑動相關處理單元(30)和輸入數據緩沖單元(40)；

2、功能模塊

1)本地同步碼生成單元(10)

該單元完成將一段前導同步序列轉換成包含其相位變化特征信息的接收信號同步碼之功能；

2)接收數據處理單元(20)

該單元完成提取接收信號的相位變化特征并生成相位特征碼之功能，相位特征碼是表征接收信號相位變化增量的二進制碼；

3)滑動相關處理單元(30)