一种异步通信系统多用户突发扩频信号捕获方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113225104A(43)申请公布日2021.08.06(21)申请号202110389077.2(22)申请日2021.04.12(71)申请人中国电子科技集团公司第三十八研究所地址230088安徽省合肥市高新技术开发区香樟大道199号(72)发明人姚艳军赵宇峰顾何方王烁任伟龙黄蕾章明明张正宇王昕张霄(74)专利代理机构合肥市浩智运专利代理事务所(普通合伙)34124代理人张景云(51)Int.Cl.H04B1/7087(2011.01)H04B1/7093(2011.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称一种异步通信系统多用户突发扩频信号捕获方法及系统(57)摘要本发明提供一种异步通信系统多用户突发扩频信号捕获方法，本发明为了为了降低捕获同步头带来的开销，需要在突发信号开始尽可能短的时间内完成捕获。因此，本系统采用载波‑码全并行相关的方法进行捕获，同时为了提高累积信噪比，采用多比特相干累积结合多次非相干累积的方法，将载波多普勒区间分为多个不同的子载波区间，在每个子载波区间开展并行捕获，并通过去重可以识别出多个不同码相位的用户。CN113225104ACN113225104A权利要求书1/3页1.一种异步通信系统多用户突发扩频信号捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.载波/码动态抵消，补偿接收数据的载波和码的多普勒动态；步骤2.缓存，将经载波/码动态抵消后的接收数据放入缓存模块待后续处理；步骤3.完成接收数据与本地PN码的相关运算，将数字匹配滤波器拆分成多个级联的分段匹配滤波单元，将分段匹配滤波单元的输出进行载波补偿，然后完成相干累积后再进行多次非相干累积；步骤4.门限计算，统计DMF输入信号的方差和均值，推导出DMF输出的相关值的均值和方差，根据DMF输出的相关值的均值和方差，结合虚警概率设定相应的判决门限；步骤5.排序，选取最大N个超过门限的相关峰值进行排序；步骤6.捕获判决，根据排序后的N个相关峰，记录下最大值对应的码相位和载波频率，作为一个用户目标信号，继续遍历剩余的相关峰，如果码相位与最大值对应的码相位小于设定n个码周期，将其去除；遍历完毕后，再记录下剩余的相关峰的最大值，并剔除它的衍生峰，这样依次进行直到不存在新的目标为止，判决输出捕获的用户数量，用户对应的码相位和载波频率。2.根据权利要求1所述的一种异步通信系统多用户突发扩频信号捕获方法，其特征在于，所述步骤3中，将PMF输出送入频偏抵消单元完成载波补偿；所述载波抵消单元采用多组复数乘法器完成本地载波与接收数据的相乘，；经过频偏抵消后的信号进入相干累积单元，输出结果至包络计算模块，包络计算模块剥去信号的相位信息，计算相干累积后的信号包络，计算公式为其中corr_I为相干累积后的I路信号，corr_Q为相干累积后的Q路信号，完成相干累积后再进行多次非相干累积，非相干累积次数可在线设置。3.根据权利要求1所述的一种异步通信系统多用户突发扩频信号捕获方法，其特征在于，所述步骤4中，统计DMF输入信号的方差和均值，推导出DMF输出的相关值的均值和方差，以此为依据设定门限值具体为：扩频系统有用信号淹没在噪声下，因此认为输入值主要由白噪声构成，而数字匹配滤波器的处理过程由相干累积和非相干累积组成；白噪声的相干累积看成是多个独立高斯变量相加，如下式：xk为高斯分布复信号，其均值为零，实部和虚部方差均为Pnoise，K为相关累积使用的采样点数；那么yn的分布仍然为高斯分布，均值为0，方差为Pnoise/K；在相干累积后的非相干累积的处理过程可以用下式表示，其中Corrdmf为DMF输出的相关结果，yn,I为yn的实部，yn,Q为yn的虚部，N为非相干累积次数；Corrdmf服从自由度为2N的卡方分布；其均值为2CN113225104A权利要求书2/3页方差为Pnoise为进入DMF模块的噪声功率，根据噪声功率推导出DMF输出相关值得均值和方差，根据均值和方差，结合虚警概率设定相应的判决门限。4.一种异步通信系统多用户突发扩频信号捕获系统，其特征在于，包括：载波/码动态抵消模块，补偿接收数据的载波和码的多普勒动态；缓存模块，将经载波/码动态抵消后的接收数据放入缓存模块待后续处理；运算模块，完成接收数据与本地PN码的相关运算，将数字匹配滤波器拆分成多个级联的分段匹配滤波单元，将分段匹配滤波单元的输出进行载波补偿，然后完成相干累积后再进行多次非相干累积；门限计算模块，统计DMF输入信号的方差和均值，推导出DMF输出的相关值的均值和方差，根据DMF输出的相关值的均值和方差，结合虚警概率设定相应的判决门限；排序模块，选取最大N个超过门限的相关峰值进行排序；捕获判决模块，根据排序后的N个