[發明專利]一種高動態環境下雙M元編碼擴頻方法及系統

有效

• 申請號: 202110932365.8
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113676215B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 熊海良;王宏蕊;周洪超;劉晗;沈航宇;張雅琪;周智偉;張通
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04B1/7075
• 分類號: H04B1/7075;H04B1/711
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 馬千會

本發明屬于擴頻通信技術領域，特別涉及高動態環境下擴頻通信方法及系統。一種高動態環境下雙M元編碼擴頻方法，該方法包括：發射端產生原始信號，并對所述原始信號進行雙調制處理，獲得發送信號；接收端接收發送信號，并對接收的信號進行處理，恢復原始信號。本發明提出了采用雙M元編碼方式生成擴頻碼，降低生成擴頻碼的復雜度；采用PMF?H?FFT?LF捕獲算法，確保擴頻碼的同步捕獲，提高了整個擴頻通信系統的工作效率，并在抗衰落、抗多徑干擾等方面呈現出良好的性能。

技術領域

本發明屬于擴頻通信技術領域，特別涉及高動態環境下擴頻通信方法及系統。

背景技術

早在20世紀40年代，科學研究人員就開始對擴展頻譜通信技術進行研究。擴展頻譜通信技術由于其良好的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能最初主要被應用于軍事領域。隨著擴展頻譜通信技術的發展，該技術現已滲透到民用通信的各個領域，被廣泛應用于測控、衛星導航定位等諸多領域。直接序列擴頻技術是最常見的擴頻技術，但其主要針對傳輸數據率低、頻帶利用率有限的情況。隨著現代科技水平的發展，人們對通信系統性能的要求越來越高，高數據率、多用戶數據傳輸的業務越來越多。因此，提高擴頻通信系統的傳輸效率和抗干擾能力，降低系統的設計復雜度成為一種迫切需求。此外，擴頻技術中建立一個快速精準的同步機制尤為關鍵，而同步的過程大致分為捕獲和跟蹤。在捕獲方法中，串行搜索法電路設計和運算較為簡單，但是當擴頻碼長度增加時，搜索時間也隨之增加；并行搜索法搜索時間短，電路設計和運算較為復雜。此外，在高動態環境下，常見算法的捕獲概率較低，捕獲性能欠佳。因此，如何有效提高擴頻系統中擴頻碼的相位跟蹤精度和頻偏估計精度顯得尤為重要。

有的學者將經典的捕獲算法應用于直接序列擴頻通信系統，有的學者結合部分匹配濾波器與快速傅里葉變換來改善捕獲效果，但直接序列擴頻通信系統的性能欠佳，且現有的捕獲方法存在參數估計精度低等問題，使得高動態壞境下擴頻通信系統的抗干擾性能差，捕獲概率低，缺乏實際應用價值。

發明內容

本發明的目的是解決在高動態環境下，現有擴頻系統擴頻碼產生方式復雜，抗干擾性能差，且對擴頻碼的捕獲速度慢、捕獲精度低等問題，采用雙M元編碼算法和高動態環境下PMF-H-FFT-LF捕獲算法，能夠更好的降低擴頻碼產生的復雜度，實現擴頻碼相位的正確搜索和頻率偏差的精準評估，提高擴頻通信系統工作效率，并在抗衰落、抗多徑干擾等方面呈現出良好的性能。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種高動態環境下雙M元編碼擴頻系統，包括：

發射端，用于產生原始信號，并對所述原始信號進行雙調制處理，獲得發送信號；

接收端，用于接收發送信號，并對接收到的信號進行處理，恢復原始信號。

作為本發明的一種優選方式，所述的雙調制處理過程為：基于雙M元編碼擴頻方式，生成擴頻碼，將生成的擴頻碼與原始信號進行擴頻調制得到擴頻信號，再將擴頻信號經BPSK二次調制，獲得發送信號。

進一步地，所述雙M元編碼擴頻方式具體為：

隨機選擇一條擴頻碼作為原型擴頻碼，此擴頻碼的長度為L，用c_0～L-1表示擴頻碼中的碼片，其中L≥M，M＝2^K；K表示一個傳輸符號對應的信息序列的比特數；

將原型擴頻碼順著同一方向依次移動，每次移動d個單位長度，d為正整數，經次循環移位后，對應生成條擴頻碼；

對已生成的條擴頻碼取反，獲得剩余的條擴頻碼。

進一步優選地，所述的接收端包括擴頻碼捕獲單元，所述擴頻碼捕獲單元用于對接收的信號進行擴頻碼同步處理，具體為：

將采樣后的信號與本地NCO產生的本振信號混頻后；

將混頻信號輸入部分匹配濾波器進行相關運算；