[发明专利]一种基于码分复用的通信与测距一体化系统和方法

权利要求书

1.一种基于码分复用的通信与测距一体化系统，其特征在于：由发射机和接收机组成，所述发射机采用相互正交的扩频码对定位数据和通信数据进行扩频，实现基带信号到射频信号的转换；所述接收机首先将接收到的射频信号转换为基带信号，利用不同的扩频码恢复原始的定位数据和通信数据，同时测量出发射机到接收机之间的距离；

所述发射机包括定位数据生成模块(1)、第一编码组帧模块(2)、第一调制器(3)、第一乘法器(4)、通信数据生成模块(5)、第二编码组帧模块(6)、第二调制器(7)、串并转换模块(8)、加法器(9)、第一正交伪随机序列发生器(10)、射频发送模块(11)、第一射频天线(12)；

所述定位数据生成模块(1)，用于产生节点间相对测距和定位所需要的相关信息，将定位数据按照固定的数据格式和周期输入到所述第一编码组帧模块(2)，所述相关信息包括节点的时钟、状态、编号信息；

所述第一编码组帧模块(2)，用于将输入的所述定位数据按照固定的格式进行编码，同时添加帧头和帧尾等数据位，形成一个完整的定位数据帧格式二进制数据，然后输入到所述第一调制器(3)；

所述第一调制器(3)，用于将所述第一编码组帧模块(2)输入二进制数据进行调制，完成二进制数据到数据符号的映射，形成适用于定位数据传输的调制格式，然后输入到所述第一乘法器(4)；

所述第一乘法器(4)，用于将所述数据符号和所述正交伪随机序列发生器(10)产生的扩频码相乘，实现定位数据和通信数据的直接序列扩频；

所述通信数据生成模块(5)，用于产生节点需要传输的各种通信数据，将通信数据按照固定的数据格式和周期输入到第二编码组帧模块(6)；包括节点间需要传递的数据信息和各类业务信息；

所述第二编码组帧(6)，用于将输入的所述通信数据按照固定的格式进行编码，同时添加帧头和帧尾数据位，形成一个完整的通信数据帧格式二进制数据，然后输入到所述第二调制器(3)；

所述第二调制器(7)，用于将第二编码组帧(6)输入的二进制数据进行调制，完成二进制数据到数据符号的映射，形成适用于通信数据传输的调制格式，然后输入到所述串并转换模块(8)；

所述串并转换模块(8)，用于将收到的所述已调制通信数据由串行数据转换为若干条支路的并行数据，每条支路具有一个第一乘法器(4)，将所述并行数据分别输入到位于该支路的第一乘法器(4)；所述每一条支路的传输数据速率相同；

所述加法器(9)，用于将扩频后的定位数据信号和扩频后的各支路通信数据信号相叠加，得到基带信号并输入到射频发送模块(11)；

所述第一正交伪随机序列发生器(10)，用于生成多路正交的扩频码，将所述扩频码分别输入到乘法器(4)，每一路扩频码的周期均相等且相互正交；

所述射频发送模块(11)，用于完成所述基带信号到射频信号的转换，然后输入到射频发送模块(11)；

所述第一射频天线(12)，用于将输入的射频信号转换为电磁波辐射到无线信道中；

所述接收机包括第二射频天线(13)、射频接收模块(14)、第二正交伪随机序列发生器(15)、相关时延估计器(16)、同步控制器(17)、距离估计器(18)、第二乘法器(19)、第一解调器(20)、第一解码器(21)、并串转换模块(22)、第二解调器(23)、第二解码器(24)；

所述第二射频天线(13)，用于从无线信道中接收电磁波信号，将电磁波信号转换为射频电信号输入到射频接收模块(14)；

所述射频接收模块(14)，用于所述射频电信号转换为基带数字信号，分别输入到相关时延估计器(16)和乘法器(19)；

所述第二正交伪随机序列发生器(15)，用于生成多路正交的扩频码，将所述扩频码分别输入到相关时延估计器(16)和乘法器(19)，每一路扩频码的周期均相等且相互正交；

所述相关时延估计器(16)，用于根据射频接收模块(14)输出的基带信号和第二正交伪随机序列发生器(15)产生的扩频码，通过相关运算和门限判决，得到信号传播时延的估计；

所述同步控制(17)，用于根据相关时延估计器(16)的输出对第二正交伪随机序列发生器(15)的输出进行控制，使得接收到的基带数据与扩频码时间同步；

所述距离估计器(18)，用于根据相关时延估计器(16)输出的信号传播时延估计测算得到发射机和接收机之间的传输距离；

所述第二乘法器(19)，用于将射频接收模块(14)输出的基带数据与同步后的扩频码相乘，实现数据的解扩和不同支路数据的分离；

所述第一解调器(20)，用于将定位数据支路解扩后的数据进行解调，恢复出二进制的定位数据帧；

所述第一解码器(21)，用于将定位数据帧进行解码，去除数据帧的格式封装，输出原始的定位数据；

所述并串转换模块(22)，用于将多个并行正交支路的通信数据转换为串行数据格式；

所述第二解调器(23)，用于将通信数据支路解扩后的数据进行解调，恢复出二进制的通信数据帧；

所述第二解码器(24)，用于将通信数据帧进行解码，去除数据帧的格式封装，输出原始的通信数据。