基于Chirp信号的BPM短波数据调制设计方法.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CN108566229A(43)申请公布日2018.09.21(21)申请号201810211597.2(22)申请日2018.03.15(71)申请人中国科学院国家授时中心地址710600陕西省西安市临潼区书院东路3号(72)发明人袁江斌赵坤娟闫温合李实锋杨朝中华宇(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人顾潮琪(51)Int.Cl.H04B1/7176(2011.01)H04B1/7183(2011.01)H04B1/719(2011.01)H04L27/156(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称基于Chirp信号的BPM短波数据调制设计方法(57)摘要本发明提供了一种基于Chirp信号的BPM短波数据调制设计方法，将Chirp信号与MFSK结合起来，形成多进制Chirp信号中心频率键控(MCFSK)方式，不仅保留了MFSK的优点，而且还能够进一步提高系统数据传输的抗短波信道干扰能力。此外，将MCFSK与二进制Chirp-rate键控进行级联，形成MCFSK-2CrSK调制，该调制方式在不改变MCFSK调制信号参数的前提下，能够进一步提高系统数据传输率。本发明可以兼容现有BPM短波授时系统，不影响原系统用户使用；本发明提供的数据调制信号具有良好的抗多径衰落和抗多普勒频移等优点，适用于短波信道；本发明提供的数据调制信号可以针对信道特点以及接收终端同步精度，进行灵活设计。CN108566229ACN108566229A权利要求书1/1页1.一种基于Chirp信号的BPM短波数据调制设计方法，其特征在于包括下述步骤：(1)设计两种基本帧，包括基本时间信息帧和辅助信息帧；其中，基本时间信息帧至少包括年、月、日、时、分、秒、CRC校验以及帧类型识别码，辅助信息帧的比特数与基本时间帧的比特数相同；(2)确定当前设备条件下1秒内所有数据调制信号时长总和的上限值TA；根据TA内可传输的基本帧的帧数N和进制数M的不同组合，计算TA内可传输的数据调制信号的个数intmin式中，[·]表示向上取整，Fb表示基本帧的最小比特数；(3)计算数据调制信号的时长式中，[·]int表示向下取整；(4)计算数据调制信号的基本参数，具体步骤如下：1)计算数据调制信号的两个相邻中心频率的频差式中，B表示数据调制信号可以使用的总带宽，a＝Tc/(2Δτ+τmax)，Δτ表示系统同步误差，τmax表示短波信道最大多径时延；2)计算数据调制基带信号的中心频率和调频率K＝[B-(M-1)Δfcheck]|/Tc；(5)确定数据调制基带信号的时域表达式j2jci,j(t)＝exp[jπ(-1)Kt-jπ(-1)Tct+j2πfit]式中，1≤i≤M，1≤j≤2，j表示虚数单位；由{i,j}不同组合构成的调制信号承载不同的数据，实现数据调制；(6)规定原协调时UTC时号和世界时UT1时号的起始时刻为零时刻，经过上变频后，得到第l个数据调制信号的时域表达式式中，A表示数据调制信号幅度，Re(·)表示取信号实部，1≤l≤m，TU+TG1+(l-1)Tc≤t≤TU+TG1+l·Tc，TG1为第一个数据调制信号起始时刻与原UTC时号和UT1时号结束时刻之间的间隔记，f0表示载波频率；(7)计算衡量数据调制信号性能的参数指标，包括数据调制信号的带宽Bc＝B-(M-1)Δfcheck、数据率Rb＝m·[1+log2(M)]和数据调制信号的脉冲延时比GI＝[B-(M-1)Δfcheck]·Tc。2.根据权利要求1所述的基于Chirp信号的BPM短波数据调制设计方法，其特征在于：所述的数据调制信号插入在原BPM发播程序中的UTC时号和UT1时号的时间段中，并保持原BPM时号格式不变；最后一个数据调制信号结束时刻与原UTC时号和UT1时号起始时刻之间的间隔记为TG2，TG1不小于0.18s，TG2不小于0.1s；所述的数据调制信号带宽不大于系统可用的总带宽；所述的数据调制信号总时长上限值TA≤1-(TU+TG1+TG2)，式中，TU表示原协调时UTC时号和世界时UT1时号所占用的时长。2CN108566229A说明书1/6页基于Chirp信号的BPM短波数据调制设计方法技术领域[0001]本发明涉及通信和信息处理技术领域，特别是指一种BPM短波数据调制设计方法。背景技术[0002]作为大科学装置之一，BPM短波授时系统是一种我国自主掌握的远程陆基无线电授时服务系统，也是我国世界时改正(DUT1)发播的唯一手段。BPM短波授时系统每天以4个频率(2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz)交替发播标准时间和标准频率信号，发播内容包括协调世界时UTC时号、世界时UT1时号以