[发明专利]一种基于二次差分相关的大频偏位同步方法

说明书

本发明提供了一种基于二次差分相关的大频偏位同步方法，外导频码做预编码处理，生成长导频码，进行滑动相关运算并完成差分运算，再次进行二次滑动相关运算后，进行门限判决从而完成位同步。本发明避免了差分运算对导频自相关性的影响，降低位同步时延，同时无需额外导频开销进行位同步，降低系统开销，避免时域干扰信号导致的相关峰值过高，大于门限的情况，解决了时域峰值搜索同步虚警的问题。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更进一步涉及突发通信中的一种大频偏位同步技术，可用于平台高机动条件下信号的捕获与位同步。

背景技术

针对高机动平台无线通信而言，在恶劣电磁环境条件下，通常存在背景噪声强、强电磁干扰、极低接收信噪比、多普勒频偏大等特点，为实现极端恶劣条件下的通信保障，首先需要解决的是大频偏和极低信噪比条件下的信号捕获与位同步问题。平台的高机动性会带来强多普勒效应，要求帧结构的同步导频段持续时间尽可能短，以防止相位周期翻转。同时，为提高系统抗干扰性，需要考虑极低信噪比条件，要求帧结构的同步导频段持续时间尽可能长，以获得相应的扩频增益，大频偏和极低信噪比对波形导频段的要求相互矛盾。

目前，提出了许多关于在大频偏和极低信噪比条件下的信号捕获与位同步方法，主要分为以下两类。

第一类是以全球定位系统(GPS)为代表，将多普勒频偏范围分为多个区段，接收信号通过在时域对每个多普勒频偏区段顺序串行搜索或并行处理搜索，也可通过扩展复制重叠捕获算法(XFAST)在频域进行多普勒搜索，找到最大值完成捕获后再进行多普勒精确搜索及位同步。

第二类是将一个长的导频段分为重复的多个短的导频段，接收信号与本地短导频段进行滑动相关后通过DFT转换到频域，通过对相关结果的频域谱分析，当接收信号与本地信号对齐时，在对应的多普勒频偏值处会出现峰值，从而同时完成了粗同步捕获及多普勒频偏值估计，该方法将时/频域的二维搜索转换为一维搜索，实现快速捕获功能。

但是，上述常规方法有其自身的缺点，第一类方法若串行搜索，捕获时间过长，不适用于突发信号接收，若过多路并行搜索，会占用FPGA大量的LUT资源及功耗，现有硬件工艺下可能无法实现；第二类方法无法在频域干扰的条件下工作，此时，干扰信号在频域的幅值响应必然远高于接收信号及其设定门限，无法完成频域峰值搜索。同时，第一/二类方法均仅能实现信号捕获功能，无法同时完成位同步，仍需额外的导频段开销进行位同步，增加了系统开销，增大了位同步时延。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于二次差分相关的大频偏位同步方法，既降低系统导频段开销，又实现了快速捕获及位同步，降低位同步时延，同时可以在时/频域等强电磁干扰的条件下正常工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的实现步骤如下：

步骤1：外导频码做预编码处理；

假设m比特的伪随机序列为{a_i}，1≤i≤m，n比特的伪随机序列为{c_j}，1≤j≤n，选取伪随机序列{c_j}为外导频码，对{c_j}做异或预编码处理后变为{b_j}，预编码表达式如下所示：

步骤2：生成长导频码{d_k}，1≤k≤m*n；

选取伪随机序列{a_i}为内导频码，将内导频码与预编码后的外导频码进行乘积运算，生成新的长导频码，依次经过BPSK调制、DA发射到射频，码的乘积运算表达式如下：

其中，mod(·)为取模运算，为向上取整函数；

步骤3：进行滑动相关运算；