[发明专利]基于LDPC编码的混合扩频通信系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信中的直接序列扩频和跳频混合扩频通信方法，可用于无线通信系统的无线信号的编码、调制、发送和接收、解调、译码，实现超宽频带的快速跳频及极低功率谱密度情况下的可靠通信。

背景技术

扩展频谱通信技术，简称扩频通信，是一种宽带通信方式，将要发送的数据利用伪随机PN序列扩展到很宽的频带上再进行传输，在接收端则利用与发射端相同的伪随机序列进行相关处理，从而恢复出原始数据。扩频包括直接序列扩频DS、跳频FH、跳时TH和线性调频。

直接序列扩频，是通过将信号与伪随机序列相乘，可以将信号带宽展宽，从而可以降低信号的平均功率，使信号淹没在噪声中，难以被检测到，提高系统的保密性能，在接收端经过相关处理，滤除带外噪声，使落入信号频带内的噪声信号功率大大降低，从而提高输出信噪比，达到抗干扰的目的。但是直接序列扩频比较惧怕频率与其中心频率相同的窄带瞄准式干扰，而且直接序列扩频的接收机具有明显的远近效应。

跳频扩频，是通过将信号的载波频率不断跳变来躲避干扰，因此没有远近效应，且能够抵抗窄带瞄准式干扰，但是跳频系统的发射信号的功率大于噪声功率，容易被截获。

将任意两种扩频技术结合就可以组成混合扩频。由于直接序列扩频和跳频扩频两者具有互补性，结合两种扩频技术的DS/FH混合扩频系统可以突破单一扩频系统的瓶颈，获得更高的扩频增益，提高抗干扰性能，使系统能够在很低的信噪比下工作，很容易达到系统性能指标，所以将直接序列扩频和跳频扩频结合组成DS/FH混合扩频是常用的一种混合扩频通信方法。但在实际工作环境中，由于存在各种负面因素，如发送时间不确定，信道传输延迟和干扰等，会严重影响信号的接收，从而影响通信质量，所以混合扩频通信中需要很严格的同步技术和较快的锁相环收敛速度以及较高的信道编译码性能，而现有技术普遍存在以下不足：

1.同步捕获方法漏捕获、错误捕获概率高；

2.锁相环实现复杂，跟踪混合扩频信号收敛较慢；

3.混合扩频通信信道短码易受信道环境的影响，译码性能偏低。

发明内容

本方法的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于LDPC编码的混合扩频通信系统及其方法，以进行实时同步捕获，快速跟踪，提高译码性能，实现在极低功率谱密度下的可靠通信。

本发明的技术方案是这样实现的：

一、为实现上述目的，本发明的混合扩频通信系统包括发送部分和接收部分，发送部分，主要由数据处理模块、基带调制模块、低通滤波器、跳频模块依次电连接构成；

接收部分，包括同步下变频模块、低通滤波基带解调模块、同步捕获模块、获取数据模块、解跳频模块、低通滤波基带解调模块、频偏校正解扩模块、锁相环模块和译码模块；

其特征在于：

所述接收部分中的同步捕获模块，采用基于先进先出结构，它包括：

同步序列获取模块，用于获取接收信号中的同步序列，并记录获取到的同步序列长度W，并将同步序列传输给相关器组；

相关器组，用于将接收的同步序列和发送部分的同步序列都均匀分为P段，然后对各段的接收同步序列和发送同步序列作相关运算，得到P组运算结果传输给加和累加器，P为整数，且P>1；

加和累加器组，用于对相关运算结果求和，求和结果通过FFT变换器进行FFT变换后传输给最大信号选择器；

最大信号选择器，在FFT变换结果中选择最大幅度值，并记录出现最大幅度值的位置Δf，将最大幅度值以及出现最大幅度值的位置传输给判决器；

判决器，用于将最大幅度值与设定的判决门限X进行比较，判定同步捕获是否成功并将判决结果反馈给同步序列获取模块。

所述接收部分锁相环模块，采用改进的复数锁相环，它包括：

复数乘法器，用于将解调信号与本地频偏震荡模块产生的参考信号相乘，得到纠频偏信号，该纠频偏信号分别传输给第一乘法器和LDPC译码模块；

第一乘法器，用于将纠频偏信号的实部和虚部相乘，并除以解扩频信号模值的平方，得到相偏估计值输出给环路滤波器；

环路滤波器，对相偏估计值进行平滑滤波后，输出相偏估计值给第二乘法器；

第二乘法器，对平滑滤波后的相偏估计值乘以增益因子K进行相偏估计值扩大后，输出给频偏修正模块；

频偏修正模块，利用扩大的相偏估计值进行频偏值修正，并将修正后频偏值传输给本地频偏震荡模块；

本地频偏震荡模块，根据修正后的频偏值产生参考信号，反馈给复数乘法器。