[發(fā)明專利]一種基于FPGA的抗直升機(jī)旋翼遮擋的時間分集并行同步方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810447167.0
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108667593B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何春;黃圳;姚國強(qiáng);李浩
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04J13/00;H04L1/00;H04B7/185
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 周劉英

本發(fā)明涉及直升機(jī)抗旋翼遮擋的衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于FPGA的抗直升機(jī)旋翼遮擋的時間分集并行同步方法，其針對旋翼遮擋，發(fā)送端采用雙重時間分集的方式進(jìn)行組幀，經(jīng)過遮擋以及噪聲處理，接收端采用并行同步的幀檢測法進(jìn)行幀同步，同時采用合并法重組的方式進(jìn)行解幀。本發(fā)明充分利用FPGA的并行性，快速同步出子幀位置。本發(fā)明具有簡單高效、擴(kuò)展性強(qiáng)、適用范圍廣等特點(diǎn)，能減小存儲資源，提高幀同步速率，并具有良好的傳輸誤碼性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直升機(jī)抗旋翼遮擋的衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA的抗直升機(jī)旋翼遮擋的時間分集并行同步法。

背景技術(shù)

目前，直升機(jī)在反恐怖、搶險(xiǎn)救災(zāi)、處理邊防突發(fā)事件等非戰(zhàn)爭軍事行動中起到越來越重要的作用。直升機(jī)衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由直升機(jī)和地面固定站通過同步衛(wèi)星構(gòu)成點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)。由于衛(wèi)星通信電波傳播方式是直射波，要求在無遮擋的條件下通信，而直升機(jī)飛行過程中，旋翼槳葉會周期性的遮擋天線，造成通信信號的周期性衰落，影響正常通信。采用雙重時間分集發(fā)送數(shù)據(jù)，可以有效對抗旋翼遮擋的影響，但在幀同步以及數(shù)據(jù)重組過程中仍存在一些問題需要解決。

在直升機(jī)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，常采用DSP來實(shí)現(xiàn)幀同步，但該方法需要存儲大量數(shù)據(jù)，而且同步速率慢，隨著通信速率的提升，可能很難滿足實(shí)際需求。另外，由于采用了雙重時間分集發(fā)送數(shù)據(jù)，因此在幀同步出數(shù)據(jù)后，如何最大可能的利用源幀和復(fù)制幀中的信息，提高系統(tǒng)性能也是十分重要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種基于FPGA的抗直升機(jī)旋翼遮擋的時間分集并行同步法，該方法具有簡單高效、擴(kuò)展性強(qiáng)、適用范圍廣等特點(diǎn)，能提高幀同步速率，減小存儲資源。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于FPGA的抗直升機(jī)旋翼遮擋的時間分集并行同步方法，包括如下步驟：

采用雙重時間分集方式對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝及發(fā)送，所述發(fā)送數(shù)據(jù)包括源幀和對源幀的復(fù)制幀，其中源幀的每個子幀包括幀頭、編碼后業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和填充數(shù)據(jù)，所述幀頭采用相關(guān)性能強(qiáng)的ZC序列(即Zadoff-Chu序列)；

在FPGA中實(shí)現(xiàn)幀同步，將直升機(jī)接收到的數(shù)據(jù)，同時并行地與本地的N路ZC序列進(jìn)行滑動互相關(guān)操作，并對得到的互相關(guān)值進(jìn)行歸一化處理，所述FPGA的寫時鐘設(shè)置為L/T_s，其中L表示發(fā)送數(shù)據(jù)的幀長，即源幀和復(fù)制幀總幀長度，T_s表示遮擋周期，即數(shù)據(jù)周期；N的取值為發(fā)送數(shù)據(jù)的子幀數(shù)，即N＝2K，其中K表示源幀的子幀數(shù)，且復(fù)制幀的子幀數(shù)與源幀相同；基于本地的并行度(N)和FPGA的寫時鐘設(shè)置FPGA的讀時鐘；

對歸一化后的互相關(guān)值進(jìn)行閾值判斷，若大于預(yù)設(shè)閾值，則表明找到了子幀，并根據(jù)本地的ZC序列編號確定子幀索引，從而實(shí)現(xiàn)幀同步表示當(dāng)前對應(yīng)的子幀，進(jìn)而確定同步的子幀位置，其中閾值為經(jīng)驗(yàn)值，通常選取應(yīng)隨信噪比的增大而略微增大；

根據(jù)同步的子幀索引號及位置，則可得到源幀和復(fù)制幀中的有效數(shù)據(jù)，因而根據(jù)同步的子幀索引號及位置，對源幀和復(fù)制幀進(jìn)行合并法數(shù)據(jù)重組，得到解幀結(jié)果。

進(jìn)一步的，根據(jù)定時度量函數(shù)的最大值得到每個子幀的同步位置，其中c_u(d)表示起始位置為d的接收信號與ZC序列根序號為u的本地同步幀頭序列的互相關(guān)值，表達(dá)式為p_u(d)表示接收序列與本地同步幀頭序列的能量平均值，表達(dá)式為其中M為子幀的幀頭長度，u表示同步幀頭的根序號，r(·)為接收信號序列，上標(biāo)“*”表示矩陣的伴隨矩陣符號，s_u(k)為本地同步幀頭序列，表達(dá)式為：1≤k≤M，i為虛數(shù)單位。