[发明专利]一种航空无线突发通信系统

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，是一种涉及航空无线通信突发信号检测、定时及载波同步参数估计的实现方法。

背景技术

突发通信系统是将信息以较短时间发射的无线通信系统，由于信号在传输过程中暴露时间较短，有效降低了通信信号被侦察、截获的概率，从而提高了通信系统的抗干扰能力。突发通信的特点决定了在这类系统中很难通过反馈环路实现载波同步和定时同步，突发通信接收端要解调出信息必须先进行突发信号检测，检测到信号到来后再进行定时、载波参数估计及恢复，之后完成解调解码等操作，恢复发端数据。

突发通信系统通常采用基于数据辅助的突发信号检测方法，主要有以下几种方法：1、频域检测法。将接收信号变换到频域，计算辅助数据的特征谱幅度值，然后与设定的门限比较，大于门限判为信号到达。这种方法有多少样点参与计算就要计算多少点的FFT，运算量比较大，并且判决门限会随着信号电平而变化。2、功率检测法。计算接收信号的功率并与设定的门限比较进行判决。这种方法的优点是门限设置对载波频偏不敏感，但门限也与信号幅度有关，信号的动态范围受限。3、匹配滤波法。这种方法对载波频偏敏感，需要动态判决，门限不好设定。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提出了一种航空无线突发通信系统，利用双复CAZAC训练序列作为训练序列，通过一种新的双峰检测方案进行突发检测，该方案对接收信号的幅值及信噪比不敏感，同时可以利用两个相 关峰值进行载波、相位和定时参数估计。该方法能够有效地提高突发帧的检测概率，同时降低突发通信载波、相位及定时恢复的复杂度。

本发明的发明内容通过以下技术方案实现：

一种航空无线突发通信系统，包含位于发射端的突发帧构建模块，位于接收端的接收数字前端处理模块、突发检测器、载波、相位参数提取及恢复模块以及定时参数提取及恢复模块；

所述突发帧构建模块用于对信源进行编码及突发帧构建，并通过符号映射及前端处理，完成对信息的突发发射；所述突发帧由AGC训练序列、两个相同的复CAZAC训练序列、数据块组成，两个复CAZAC训练序列的间距为D个符号，D为正整数；

所述接收数字前端处理模块用于对进行带通采样的ADC输入信号进行初始下变频及滤波，获得带有频偏、相偏及定时误差的初始解调信号；并将初始解调信号送入缓冲器进行缓存；

所述突发检测器用于采用复CAZAC训练序列对初始解调信号进行匹配滤波，若前后两个相关峰值超过门限则给出突发标志并输出两个相关峰值及相关峰旁瓣值；

所述载波、相位参数提取及恢复模块用于利用两个相关峰及相关峰旁瓣值进行载波误差参数、相位误差参数估计，并根据突发标志确定的突发信号在缓冲器中的起始位置对初始解调信号完成载波、相位恢复；

所述定时参数提取及恢复模块用于利用两个相关峰及相关峰旁瓣值进行定时误差参数估计，对已完成载波、相位恢复的数据完成定时恢复，并送至后续解码模块恢复信息。

优选地，所述缓冲器采用环形缓冲器，缓冲器深度大于1个突发数据总点数即可。

优选地，所述突发检测器在将两个相关峰值进行门限比较前，先对匹配度最高的两个相关峰值所在数据段的数据进行能量归一。

优选地，所述突发检测器输出的相关峰旁瓣值的个数为相关峰的左右各二个。

优选地，所述载波、相位参数提取及恢复模块通过将过突发检测器的门限时所对应的第一个相关峰值及第二个相关峰值进行差分，获得载波误差参数；通过以第一个相关峰对应的相位值作为初始相位值，然后以该初始相位值和载波误差参数得数字NCO相位值；用数字NCO相位值对缓冲器中数据进行载波相位恢复。

优选地，所述定时参数提取及恢复模块通过下式获得定时误差参数：

其中M为FFT点数，k为过采样率，q为指定频点，N为序列拖尾。

优选地，所述定时参数提取及恢复模块采用三次插值器进行重采样，所述三次插值器如下式所示：

优选地，航空无线突发通信系统通过改变前后两个相同复CAZAC训练序列 的间距D，实现对频谱估计范围及精度进行快速调整。

本发明具有如下几个技术要点：

1、发射端以双复CAZAC训练序列作为同步序列，完成突发帧构建。通过双CAZAC序列检测降低突发信号检测虚警概率；

2、对经过初次下变频及滤波后数据，采用匹配滤波器完成与复CAZAC序列的实时相关，通过一种基于能量归一的新型双训练序列的突发检测器完成突发信号到达时刻的检测；