4cpm信号的位同步及帧同步联合检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种4CPM信号的位同步及帧同步联合检测方法，属于无线数据链【技术领域】。所述方法包括步骤：4CPM调制同步数据设计；匹配相关及其预处理；与自适应门限比较，检测相关峰；利用相关峰及位同步检测方法建立位同步；以及利用相关峰的符号位、位同步信息及帧同步提取方法建立帧同步。本发明的同步数据与信息数据采用相同的4CPM调制，所占用的频带窄，不影响通信系统的旁瓣衰减指标；位同步检测采用连续多次判决提高可靠性；帧头信噪比得到有效改善，帧同步检测可靠性高，抗多径衰落能力强。
【专利说明】4CPM信号的位同步及帧同步联合检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线数据链【技术领域】，具体涉及一种4CPM信号的位同步及帧同步联合检测方法。
【背景技术】
[0002]四进制连续相位调制(4CPM)信号具有相位连续、包络恒定、带外辐射小、旁瓣衰减快等特点，受到广泛关注。4CPM信号的位同步是系统实现的难点及关键所在。由于4CPM是连续相位调制，符号之间没有明显的幅度变化，传统的位同步方法很难用于4CPM信号，此外，在无线通信环境中，信道的多径效应产生的大尺度衰落会对通信系统的位同步及帧同步检测造成严重干扰，系统同步检测的可靠性降低，影响正常通信，尤其在低信噪比条件下，这一现象更为严重。目前解决4CPM信号的位同步及帧同步方法是在有效信息前复接BPSK调制的伪码序列和帧头巴克码，接收端将本地伪码与接收信号做匹配相关，利用伪码序列良好的自相关特性获得低信噪比下的位同步，然后与已知的帧头巴克码做滑动相关，建立帧同步。该方法存在的缺陷是=BPSK(二相相移键控)比4CPM调制频谱宽且旁瓣辐射大，影响通信系统的旁瓣衰减指标；帧头信号信噪比低，易受多径衰落的影响，检测可靠性差。
【发明内容】
[0003](一 )要解决的技术问题
[0004]本发明要解决的技术问题是:如何提供一种4CPM信号的位同步及帧同步联合检测方法，其能够在低信噪比条件下，直接采用波形相关获得可靠的位同步及帧同步的联合检测。
[0005]( 二 )技术方案
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种4CPM信号的位同步及帧同步联合检测方法， 所述方法包括同步数据设计和同步检测两部分，其中同步数据设计包括以下步骤SI ~S5:
[0007]S1、选定周期为N的伪码序列pn做位同步检测,并选定周期为M的巴克码序列bak做帧同步检测，N为偶数，M为正整数；
[0008]S2、将周期为M的巴克码bak用M个周期为N的伪码序列pnl表示，设m =(I:M)，η= (I:Ν)，若bak的第m比特为A,贝丨J pnl (η) =ρη (η)；若bak的第m比特为A ,贝丨Jpni(n)= pn(n)，A 为二进制电平；
[0009]S3、将伪码序列pnl的N比特与4个绝对相位Q1, Θ 2，Θ 3，Θ 4--映射，得到
θη , η= (I:Ν)，所述映射的规则为:当η为奇数时,若pnl (n) =B, JJllJθη - θχ ,若pnl(n) = 5，贝丨J夂=沒3;当η为偶数且η古N时,若pnl (n) =B,则夂=沒2，若pnl(n)= 5 ,则夂=<94;当n=N时，?, = 02，Β为二进制电平；[0010]S4、根据步骤S3得到的绝对相位身,求出相位增量Δ身,，规则为:当η = I时，Δ总=态;当 n= (2:Ν)时，Δ夂=总-θη_{；
[0011]S5、根据相位增量Δ&推导出同步阶段的调制数据an，规则为:
[0012]若Δ々,=Δ6?,，则an=+l ;若厶纥=Δ02，则 an = -1 ;若厶戈=ΑΘ,,则 an = -3 ；
[0013]若Δ纥=Δ0,则 an=+3 ;
[0014]然后执行以下的同步检测步骤:
[0015]S6、执行匹配相关预处理，预处理规则为:当接收信号与本地伪码序列pn的奇数位做相关时，接收信号的相位不变；当与本地伪码序列Pn的偶数位做相关时，将接收信号的相位增加Δ Θ工；
[0016]S7、将执行所述预处理后的信号与本地伪码序列pn做匹配相关；
[0017]S8、执行自适应门限比较，比较的规则为:求出接收信号的平均功率，将匹配相关结果除以平均功率，得到归一化的相关值P，则P不受信号电平的影响，将P与预设门限η比较，若|Ρ|>η且ρ>0，则P为正的相关峰；若|ρ|>η且Ρ〈0，则P为负的相关峰；
[0018]S9、执行位同步建立，建立的规则为:设置一个计数器count与匹配相关计算同步计数，检测到相关峰即|Ρ| > Π时，将计数器count清零重新计数，并按照以下规则设置M位中贞同步移位寄存器 reg:令 reg(i) =sign (P I |P|>n), i = O ；reg(i) =reg(1-1), i = I:M—I,若连续Q(Q〈M)次在|Ρ|>η时Count=X— I，则在此时建立位同步，否则，重复返回重新设置一个计数器count与匹配相关计算同步计数,直到连续Q次在|Ρ|> Π时Count=X—I的情况出现；其中，X=fs.N, fs为采样倍数；
[0019]S10、帧同步建立:位同步建立后，将计数器count周期性计数，计数区间为[O, X一 I],在count = X-1时按照以下规则更新帧同步移位寄存器reg:令reg (i) =sign (P I。。咖別),i = O ；reg (i) =reg (i—I), i = 1:M_1,将 reg 与 M 位 bak 码逐位
异或，若
【权利要求】
1.一种4CPM信号的位同步及帧同步联合检测方法，其特征在于，所述方法包括同步数据设计和同步检测两部分，其中同步数据设计包括以下步骤SI~S5: S1、选定周期为N的伪码序列pn做位同步检测，并选定周期为M的巴克码序列bak做帧同步检测，N为偶数，M为正整数； S2、将周期为M的巴克码bak用M个周期为N的伪码序列pnl表示，设m=(1:Μ)，η= (1:N),若bak的第m比特为A,则pnl (η) =ρη (η);若bak的第m比特为X ,则pnl(w)= pn(n)，A为二进制电平； S3、将伪码序列pnl的N比特与4个绝对相位Θ^ Θ 2，Θ 3，θ4 一一映射，得到么，η= (I:N),所述映射的规则为:当η为奇数时,若pn I (n) =B,则忒=0，若pnl(n) =B，则纥=沒3;当η 为偶数且η古N时,若pnl (n) =B,则夂=沒2，若= β，则夂=6>4;当η = N时，总=02，B为二进制电平； S4、根据步骤S3得到的绝对相位夂求出相位增量Δ夂，规则为:当η= I时，Αθη =θ,；当η= (2:Ν)时，Δ纥=夂_纥_,; S5、根据相位增量Δ&推导出同步阶段的调制数据an，规则为: 若Δ总=Δ0 ,则an=+l ;若么夂=Δ& ,则an=_l ;若么夂=Δ03 ,则an=_3 ； m^θn=^θi,%\\a=+?,； 然后执行以下的同步检测步骤: S6、执行匹配相关预处理，预处理规则为:当接收信号与本地伪码序列pn的奇数位做相关时，接收信号的相位不变；当与本地伪码序列pn的偶数位做相关时，将接收信号的相位增加Δ Θ工； S7、将执行所述预处理后的信号与本地伪码序列pn做匹配相关； S8、执行自适应门限比较，比较的规则为:求出接收信号的平均功率，将匹配相关结果除以平均功率，得到归一化的相关值P，则P不受信号电平的影响，将P与预设门限Π比较，若|ρ|>η且ρ>0，则P为正的相关峰；若|ρ|>η且ρ〈ο，则P为负的相关峰； S9、执行位同步建立，建立的规则为:设置一个计数器count与匹配相关计算同步计数，检测到相关峰即|Ρ| > η时，将计数器count清零重新计数，并按照以下规则设置M位帧同步移位寄存器 reg:令 reg(i)=sign(P| |P| > n), i = O ；reg(i) =reg(1-1), i = I:M—I,若连续Q(Q〈M)次在|Ρ|>η时count = X— 1，则在此时建立位同步，否则，重复返回重新设置一个计数器count与匹配相关计算同步计数,直到连续Q次在|Ρ|> Π时Count=X—I的情况出现；其中，X=fs.N, fs为采样倍数； S10、帧同步建立:位同步建立后,将计数器count周期性计数,计数区间为[0,χ-1],在count = X-1时按照以下规则更新帧同步移位寄存器reg:令reg (i) =sign (P | ^nt=H), i =O；reg(i)=reg(i—I), i = 1:M_1,将 reg 与 M 位 bak 码逐位异或,若 ? 十2
/=0或者
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述4CPM信号为非扩频系统的4进制连续相位调制信号。
【文档编号】H04L7/00GK103607268SQ201310596440
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】杜丹, 李永翔 申请人:中国航天科工集团第三研究院第八三五七研究所