[发明专利]一种非正弦时域正交调制信号的同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电通信中的信号同步方法，尤其涉及一种基于辅助序列的信号同步方法。

背景技术

非正弦波通信的概念自二十世纪六十年代提出以来，距今已有四十多年的历史。它的提出，打破了传统基于正弦函数设计通信系统的固有模式，拓宽了通信研究领域。尽管如此，但非正弦波通信并没有得到推广应用，至今仅应用于基带通信系统和超宽带通信系统。

在原有的非正弦波通信系统中，产生及控制非正弦函数受到约束，所采用的非正弦函数通常含有较丰富的低频分量甚至直流分量，使非正弦波调制信号具有大相对带宽特征，不能与基于小相对带宽的无线电频谱管理体制相兼容。在二十世纪90年代，学术界提出了基于脉冲无线电技术的超宽带通信方法，虽然脉冲产生及控制技术得到进一步提高，但是由于超宽带脉冲信号带宽通常远大于信息传输速率，因此其通信效率较低。应用领域受限和通信效率低是目前非正弦波通信存在的两个主要待解决难点及关键技术。

针对原有非正弦波通信理论中存在的两个待解决难点问题，专利“非正弦时域正交调制方法”(王红星，赵志勇，刘锡国等.非正弦时域正交调制方法.国家发明专利，公开号：CN101409697A，中国，2009.)公开了一种新的非正弦波调制方法。该方法基于非正弦函数设计时域正交、频谱混叠、相对带宽可控的正交脉冲组传输信息，使调制信号在无线电频谱管理要求上能够与现有的通信体制相兼容，同时可有效提高通信系统的有效性。在该方法中，单路待传信息被转换为多路并传信息，通过脉冲调制形成多路正交脉冲序列，经时域叠加合成为一路调制信号。尤其是非正弦函数采用椭圆球面波函数(PSWF)设计时域正交波道交叠椭圆球面波脉冲组(王红星，赵志勇，刘锡国等.时域正交波道交叠椭圆球面波脉冲组设计方法.国家发明专利，公开号：CN 101420249A，中国，2009.)传输信息时，无码间干扰条件下的单位频带利用率可快速接近2B/Hz。该信息传输的方法既不同于传统的正弦载波通信，也不同于现有的非正弦波通信，从而也使其信号同步方法引入了新的特征。

同步是进行信息传输的前提，同步性能的降低会直接导致通信系统性能的降低，正因为如此，为了保证信息的可靠传输，要求同步系统应有更高的可靠性。

对于具有单脉冲序列特征的调制信号来说，如基于PN码的基带扩频调制信号、超宽带调制信号等，可采用的同步方法主要有两类：一类是基于检测理论的同步方法，该类方法根据本地模板信号与接收信号的相干或非相干检测值来捕获同步信号；另一类是基于估计理论的同步方法，该类方法是利用脉冲序列的统计特性实现信号的同步，主要算法有基于循环平稳特性算法、基于有噪模板算法等。但对于具有多路正交脉冲序列特征的调制信号来说，由于脉冲序列状态随机特性的增加，难以从接收信号中提取统计信息，主要采用基于检测理论的同步方法。

对于基于PSWF的非正弦时域正交调制信号来说，其调制信号具有多路正交脉冲序列特征，在基于检测理论进行信号同步时，需要根据本地模板信号与接收信号的相关值大小，来判断通信系统是否同步。然而，带通PSWF脉冲的自相关特性呈现多峰值特性，且随着通信频段的提高及相对带宽的减小，多峰值特性越严重，极大提高了对相位搜索精度的要求，给同步捕获门限设置带来了较大的困难，难以实现系统同步。近年来，虽然有些学者也提出了基于PSWF的超宽带波形设计方法，但是，针对具有多幅值特征的PSWF脉冲序列信号的同步问题，尚未见到有关文献论述。

发明内容

本发明的目的是提供一种信号同步方法，以解决多路正交PSWF调制信号因带通PSWF的多幅值自相关特性所致的同步困难问题，实现准确快速同步。在该方法中，采用具有良好自相关特性的巴克码调制具有单峰值特征的基带PSWF脉冲设计辅助序列，以避免因多峰值自相关特性所致的错误同步或歧异跟踪的发生。在粗捕获阶段，利用滑动相关捕获法将同步大致位置快速定位于一个小的搜索区间，在细捕获阶段，采用MAX/TC算法在这个小的搜索区间内进行细捕获并验证正确性，从而实现同步。

本发明的目的是通过如下技术措施来达到：

①数据基于帧格式传输。

基于PSWF的非正弦时域正交调制信号具有多路正交脉冲序列特征，设计自相关特性具有单峰值特征的辅助序列是实现信号同步的关键。如果该辅助序列与各路正交脉冲序列并行传输，则必破坏其正交性，将无法正确解调信息，为了保持各路脉冲调制序列间的正交性，数据基以帧格式传输，所设计的辅助序列以同步头的形式传输。

②单峰值基带PSWF脉冲设计。