[發明專利]一種短波通信極低信噪比下同步頭捕獲方法

有效

• 申請號: 202010614972.5
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111740932B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 張凱;陳測庫;李子墨;田杰;王小軍;仇妙月
• 申請（專利權）人: 西安烽火電子科技有限責任公司
• 主分類號: H04L27/20
• 分類號: H04L27/20;H04L27/22;H04L27/00
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 包春菊

本發明屬于短波通信技術領域，公開了一種短波通信極低信噪比下同步頭捕獲方法，包括以下步驟：對接收序列以任意采樣點進行截取，對截取的接收序列和本地序列分別進行等長的分段；將每一段接收序列與對應的一段本地序列進行相關并作FFT，確定FFT序列的幅值最大值，從而得到Q段幅值最大值；對Q段幅值最大值進行求和，將求和后的值作為截取的接收序列的峰值；遍歷接收序列的每個采樣點，得到每個采樣點對應的峰值，從而得到峰值曲線，選擇峰值曲線中峰值最大值對應的采樣點作為整個接收序列的同步起點；該同步頭捕獲方法能準確的找到同步點，還能掌握收發兩段頻率偏移量的變化情況，能夠在極低信噪比、大頻偏情況下實現同步捕獲。

技術領域

本發明涉及短波通信技術領域，具體涉及一種短波通信極低信噪比下同步頭捕獲方法。

背景技術

短波通信是指波長在10米-100米，頻率范圍3MHz-30MHz的一種無線電通信技術。短波通信發射的電波要經電離層的反射才能到達接收端，通信距離較遠，是遠程通信的主要手段。盡管新型無線電通信系統不斷涌現，但是短波通信這一古老和傳統的通信方式仍然受到全世界的普遍重視，不僅沒有淘汰，反而還在不斷快速發展。因為它有著其它通信系統不具備的優點：首先，短波是唯一不受網絡和中繼制約的遠程通信手段，例如發生戰爭或災害，衛星受到攻擊時，短波的抗毀能力和自主通信能力是其他通信設備無法媲美的；其次，山區、戈壁和海洋等偏遠地區通信主要靠短波；最后，低廉的通信費用也使得短波具有廣闊的市場。

為了方便信息(語音或圖像)傳輸，在發送端通常將攜帶了信息的低頻信號上變頻為高頻信號，這一過程需要一個高頻載波；經過信道傳輸，用戶為了提取有用信息，需要將接收到的高頻信號下變頻至低頻信號，這一過程需要一個與發送端頻率完全相同的高頻載波。然而由于元器件制作工藝、材料以及電氣特性等因素，發送與接收兩端產生的載波頻率不可能完全相同，總是存在一個誤差，這個誤差會影響到后端的解調。當誤差較小時對解調器產生的影響幾乎可以忽略；而當誤差較大時會發生相位旋轉，將產生不可糾錯誤，使得通信系統性能急劇惡化，甚至無法捕獲同步頭。

可以說同步頭捕獲是收發雙方建立通信的第一步(其中同步頭捕獲是指在接收的信號中尋找到信息起點)，為了對信號進行后續的均衡、解調等工作，接收機首先要做的就是確定有用信息在低頻信號中的起始位置(也稱作同步估計)，而后才能針對信號進行后續處理。然而在惡劣的通信環境以及收發雙發存在頻偏的情況下使得同步捕獲變得越來越困難。

現有的不等差錯保護技術方案基本上都是采用自相關算法并進行傅里葉變換來實現的。例如公開號為CN108270707A《一種信號同步的方法及裝置》中，利用本地的差分序列與接收到的差分序列進行相關運算，而后進行快速傅里葉變換(Fast FourierTransform，FFT)，根據相關結果計算其中的頻率偏移量，獲得接收信號中的差分序列，從而確定同步位置。公開號為CN109818644A《信號同步方法、裝置、計算機設備和存儲介質》中，將獲取的信號經不同濾波器后得到第一相關值和第二相關值，然后將第一相關值的最大值和第二相關值的最大值與預設門限進行比較，當比較結果匹配成功時對接收信號進行補償同步。從以上看到，現有技術中均利用了序列的良好的自相關特性，利用本地序列與接收信號之間的相關，尋找到峰值從而確定接收信號中的同步起點。

然而，現有技術在進行同步捕獲主要是在收發雙方沒有頻偏或存在固定頻偏的條件下進行的，很少是針對惡劣通信環境(極低信噪比)且存在變化的頻偏情況下進行同步捕獲的。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種短波通信極低信噪比下同步頭捕獲方法，將本地同步序列進行分段，在接收的信號中對分段序列進行相關，而后對每段相關值進行求和，最后將具有最大相關值的位置作為同步點，該同步頭捕獲方法不但尋找到了同步點，同時還可以掌握收發兩段頻率偏移量的變化情況，能夠在極低信噪比、大頻偏情況下實現同步捕獲，簡單易行。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。