[发明专利]一种用于差分混沌调制通信系统的盲估计位同步实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字移动通信领域中基于混沌扩谱技术的位同步方法，尤其是涉及一种用于差分混沌调制通信系统的盲估计位同步实现方法。

背景技术

混沌扩谱通信系统因其混沌载波的宽频谱特性使得系统不需要额外的扩谱电路，从而降低了系统的复杂度，具有结构简单、低功耗和低成本等特点，成为移动扩谱通信发展的主要分支之一，并已被纳入IEEE802.15.4a LR-WPAN规范中得到实际应用。差分混沌调制是其中实用性最强、性能最好的混沌调制方式。

差分混沌调制接收部分一般采用非相干解调，通过对接收到差分混沌调制信号的参考和调制部分作相关积分，而后和判决门限“0”作比较来还原出数据信号。为了获得最佳的系统误码率(BER)性能，判决电路必须在相关积分的最大值点进行判决，这就需要通过位同步检测来估计接收信号参考和调制部分出现的时刻，从而确定积分窗口的起始点。由于位同步的偏差直接影响系统的性能，因此位同步方法是非相干差分混沌调制接收部分的关键技术。

数字通信中，位同步检测的实现方式有数据辅助和盲估计两种，其中数据辅助同步是在发送有效数据之前先发送一些具有明显特征的已知序列以辅助同步检测的快速锁定；盲估计同步则是利用发射信号的自身结构和特点来进行同步检测，无需发送额外的辅助序列。数据辅助同步的建立时间一般比盲估计同步要快，缺点是占用部分数据传输带宽。目前，关于差分混沌调制的位同步研究基本是基于数据辅助的方式，很少涉及盲估计方式的位同步机制研究。

公开号为CN101562517的发明专利申请公开了一种无线突发通信全数字接收机无数据辅助同步方法及其系统，该方法包括以下步骤：能量检测模块以M个采样数据为一组，计算能量和，当连续N次检测到的能量和大于或等于预设门限值时，输出数据有效信号及所述采样数据中的有效数据，直至连续N次检测到的采样数据能量和小于预设门限值时，停止输出数据有效信号及有效数据；时钟恢复模块存储有效数据，利用其进行时钟恢复，然后传输至载波恢复模块；载波恢复模块存储时钟恢复后的数据，并利用该数据进行载波恢复。本发明采用先存储再处理的方式，正反相间反复利用有限数据进行时钟恢复和载波恢复，取得与使用连续数据近乎一致的计算效果，实现对每一帧数据独立完成时钟恢复与载波恢复。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于差分混沌调制通信系统的盲估计位同步实现方法。

本发明包括如下步骤：

1)将接收信号下变频至基带信号，经过抗混叠滤波电路后作为模数转换器的输入，生成数字离散信号r(k)，作为位同步检测电路的输入；根据奈奎斯特采样定理，模数转换的采样频率f_c＝1/T_c必须大于基带信号最大频率的两倍，抗混叠滤波的截止频率应低于采样频率的一半；

2)输入的信号r(k)经数字差分延时电路延时N个采样周期T_c后得到信号r(k-N)，作为后续能量运算器和相关运算器的输入，其中2N＝T_s/T_c，Ts为符号周期；

3)计算接收信号r(k)与其延时信号r(k-N)之间的乘积，并利用滑动窗口和累加器对N个乘积结果进行滑动累加并取绝对值，得到滑动相关绝对值；

4)对信号r(k)和r(k-N)分别作平方之后，两者相加并求平均，并利用滑动窗口和累加器对N个平均值进行滑动累加，得到滑动能量均值；

5)将滑动能量均值与预设的定时测度门限值相乘，得到相关值门限值；

6)将滑动相关绝对值与相关值门限值进行比较，若滑动相关绝对值大于门限值，则接着采取以下步骤，否则跳转至步骤2)；

7)在大于门限值的相关绝对值中，寻找局部最大值的时刻，并将该时刻作为本地时钟的初始同步点，局部最大值的搜索范围在(0，2N)内可调；

8)对初始同步点进行判断其是否同步的起始点，若是同步的起始点，则产生一个计数器的使能信号；反之，则产生一个宽度为采样周期的同步基准脉冲信号；

9)产生本地同步时钟，该时钟频率与符号速率保持一致，本地同步时钟可以通过以下方法产生：通过一个可预置数的计数器对本地高频脉冲计数来产生，当计数值到达其设定的预置数时，进行电平翻转从而产生宽度为一个符号周期的时钟信号，该计数器的使能信号来自于步骤8)，所输入的本地高频脉冲时钟的频率必须是采样频率的整数倍；

10)比较本地同步时钟与步骤8)的同步基准信号的相位，根据相位的超前与滞位关系产生相应的加/减脉冲控制信号，作为时钟控制电路的输入；