专利名称：双pn码分组同步器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是水声通信领域，更确切地说，涉及一种基于伪随机序列的水声通信同步以及用户组别鉴定的方法。该通信方法适用于多用户水声通信应用环境中。
背景技术：
近年来随着人类海洋活动的增加，海洋资源勘探、海洋环境监测活动逐渐增多，这些海洋水下作业很大程度上依赖于水下传感器网络，水下传感器网络节点之间的无线信息交互是依靠水声通信的，所以水声通信技术特别是多用户组通信技术逐渐成为了研究热点。多用户通信时不同用户的同步以及用户鉴别技术是一个关键。伪随机序列具有优良的相关特性，利用单条伪随机序列的自相关性可实现通信信号的帧同步，但由于诸如m序列等某些伪随机序列可选出的相关性优良的序列条数有限，利用单个伪随机序列作为用户鉴别时的用户容量较为有限。相关性优良、可选条数多的伪随机序列的产生也是重要研究方向之一。本实用新型利用两条伪随机序列进行同步以及用户鉴别，提出了一种可成倍提高用户容量的水声通信同步、用户鉴别以及多普勒估计模块。
发明内容鉴于此，本实用新型公开了一种双PN码分组同步器，其发送端依次由内部控制器(101)，PN序列生成器I (102)和PN序列发生器2 (103)，串行延时叠加器(104)，发射模块
(105);接收端依次由接收模块(106)，拷贝相关器I(107)，多普勒估计器(109)以及用户鉴别器(110)组成。本实用新型所公开的双PN码分组同步器其发射端的工作过程为:由预设用户组别决定内部控制器(101)产生的控制指令，该指令控制PN序列生成器1(102)和PN序列发生器2 (103)产生相应PN序列送入串行叠加器(104)串行叠加组合完成，串行叠加后的信号接入发射模块(105)将信号发送到水中。本实用新型所公开的双PN码分组同步器其接收端的工作过程为:首先接收模块
(106)接收到的经过信道的同步信号后，将信号同时送入两个拷贝相关器1(107)和拷贝相关器2(108)，拷贝相关器1(107)检测第一条伪随机序列，拷贝相关器2(108)检测第二条伪随机序列。拷贝相关器1(107)和拷贝相关器2(108)将鉴别的伪随机序列编号提供给多用户鉴别器(110)，将估计的时延值提供给多普勒估计器(109)。多用户鉴别器(110)根据拷贝相关器I (107)和拷贝相关器2 (108)提供的伪随机序列编号鉴别用户编号并传输给后续处理单元。多普勒估计器(109)根据拷贝相关器1(107)和拷贝相关器2 (108)提供的两个伪随机序列时延信息估计多普勒效应，并将估计的多普勒系数传输给后续处理单元。本实用新型所公开的双PN码分组同步器具有实现简单、稳健性较高，可同时完成信号精确帧同步、用户鉴别以及多普勒系数估计的优点，具体来说:[0009]第一、利用两条平衡PN序列组合判决，提高了用来用户鉴别的容量。第二、利用两条平衡PN序列进行同步，可以实现信号帧的精确同步。第三、在实现帧同步的同时可完成多普勒效应的估计。由此可见，本实用新型设计新颖、技术含量高、易于实现且成本较低，非常适合于海洋资源勘探、水下作业、海洋环境监测等对水声通信有需求的领域的工程应用。
为了使本实用新型的内容更利于相关专业技术人员理解，下面对附图进行简单说明。图1为本实用新型所述的双PN序列分组同步结构框图。图2为本实用新型所述的双PN码分组同步器发送端产生信号结构图。图3为本实用新型所述的多普勒估计器原理示意图。
具体实施方案
以下结合附图和本实用新型一种较佳的具体实施例对本实用新型作进一步说明。作为本实用新型的一种较佳实施例，选择系统的工作频带为5 7KHz，PN序列阶数由整个系统用户数量决定，在此PN序列采用7阶平衡Gold序列，7阶平衡Glod序列中相关特性优良的序列能选出100条，此时系统可鉴别用户数上限为10000个。作为本实用新型的一种较佳实施例，发射端产生的信号如图2所示，在此主要考虑PN序列信号之间的保护间隔长度:浅海多途信道最大时延扩展一般在数十毫秒的量级，因此拟定帧保护间隔为50ms。作为本实用新型的一种较佳实施例，接收端工作流程如下:首先接收模块(106)接收到的经过信道的同步信号后，对信号进行滤波放大，之后将信号同时送入两个拷贝相关器I (107)和拷贝相关器2 (108)，拷贝相关器I (107)检测第一条平衡Gold序列，拷贝相关器2(108)检测第二条平衡Gold序列。拷贝相关器1(107)和拷贝相关器2(108)将鉴别的平衡Gold序列编号提供给多用户鉴别器(110)，将估计的时延值提供给多普勒估计器(109)。多用户鉴别器(110)根据拷贝相关器I (107)和拷贝相关器2 (108)提供的平衡Gold序列编号鉴别用户编号并传输给后续处理单元。多普勒估计器(109)根据拷贝相关器1(107)和拷贝相关器2 (108)提供的两条平衡Gold序列时延信息估计多普勒效应，并将估计的多普勒系数传输给后续处理单元。作为本实用新型的一种较佳实施例，多普勒估计器(109)的工作方式如图3所示，原时间间隔为T1，拷贝相关器I (107)和拷贝相关器2 (108)测得时间间隔为T2，则多普勒系数为:τ7τ2-ι。作为本实用新型的一种较佳实施例，多用户鉴别器(110)通过查表的方法得到发来通信信号的用户编号。以上所述仅为本实用新型的一种较佳可行实施例，所述实施例并非用以限制本实用新型的专利保护范围，因此凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所做的等同结构变化，同理均应包含在发明的保护范围内。
权利要求1.一种双PN码分组同步器，其特征在于发送端依次由内部控制器(101)，PN序列生成器I (102)和PN序列发生器2 (103)，串行延时叠加器(104)，发射模块(105);接收端依次由接收模块(106)，拷贝相关器1(107)和拷贝相关器2 (108)，多普勒估计器(109)以及用户鉴别器(110)组成。
2.按权利要求1所述的双PN码分组同步器，其特征在于发送端由预设用户组别决定内部控制器(101)产生的控制指令，该指令控制PN序列生成器1(102)和PN序列发生器2(103)产生相应PN序列送入串行叠加器(104)串行叠加组合完成，串行叠加后的信号接入发射模块(105)将信号发送到水中。
3.按权利要求1所述的双PN码分组同步器，其特征在于接收端接收模块(106)接收到的经过信道的同步信号后，将信号同时送入两个拷贝相关器1(107)和拷贝相关器2(108)，拷贝相关器1(107)检测第一条伪随机序列，拷贝相关器2(108)检测第二条伪随机序列。
4.按权利要求1所述的双PN码分组同步器，其特征在于接收端多用户鉴别器(110)根据拷贝相关器I (107)和拷贝相关器2 (108)提供的伪随机序列编号鉴别用户编号并传输给后续处理单元。
5.按权利要求1所述的双PN码分组同步器，其特征在于接收端多普勒估计器(109)根据拷贝相关器I (107)和拷贝相关器2 (108)提供的两个伪随机序列时延信息估计多普勒效应，并将估计的多普勒系数传输给后续处理单元。
专利摘要本实用新型公开一种双PN码分组同步器，属于水声通信技术领域。具体来说该结构是基于伪随机序列进行同步、用户组别鉴定以及多普勒估计的功能模块。其特征在于利用第一条伪随机序列，通过相关运算对伪随机序列进行快速捕捉实现同步，再利用上一步同步的结果结合第二条伪随机序列的快速捕捉实现用户的鉴别，同时由两个伪随机序列相关峰位置确定其时间间隔，与先验已知的编码时间间隔比对给出通信信号中多普勒效应大小的估计。仿真研究和实验数据处理结果均验证了该模块的有效性与稳健性。从实现难度、成本等方面考虑，该模块可有效的应用于工程实践。
文档编号H04B1/7073GK202931314SQ20122045820
公开日2013年5月8日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者张晓 , 殷敬伟, 李春笛 申请人:北京引创科技有限责任公司