[发明专利]一种高动态环境下双M元编码扩频方法及系统

说明书

本发明属于扩频通信技术领域，特别涉及高动态环境下扩频通信方法及系统。一种高动态环境下双M元编码扩频方法，该方法包括：发射端产生原始信号，并对所述原始信号进行双调制处理，获得发送信号；接收端接收发送信号，并对接收的信号进行处理，恢复原始信号。本发明提出了采用双M元编码方式生成扩频码，降低生成扩频码的复杂度；采用PMF‑H‑FFT‑LF捕获算法，确保扩频码的同步捕获，提高了整个扩频通信系统的工作效率，并在抗衰落、抗多径干扰等方面呈现出良好的性能。

技术领域

本发明属于扩频通信技术领域，特别涉及高动态环境下扩频通信方法及系统。

背景技术

早在20世纪40年代，科学研究人员就开始对扩展频谱通信技术进行研究。扩展频谱通信技术由于其良好的抗干扰、抗衰落和抗多径性能最初主要被应用于军事领域。随着扩展频谱通信技术的发展，该技术现已渗透到民用通信的各个领域，被广泛应用于测控、卫星导航定位等诸多领域。直接序列扩频技术是最常见的扩频技术，但其主要针对传输数据率低、频带利用率有限的情况。随着现代科技水平的发展，人们对通信系统性能的要求越来越高，高数据率、多用户数据传输的业务越来越多。因此，提高扩频通信系统的传输效率和抗干扰能力，降低系统的设计复杂度成为一种迫切需求。此外，扩频技术中建立一个快速精准的同步机制尤为关键，而同步的过程大致分为捕获和跟踪。在捕获方法中，串行搜索法电路设计和运算较为简单，但是当扩频码长度增加时，搜索时间也随之增加；并行搜索法搜索时间短，电路设计和运算较为复杂。此外，在高动态环境下，常见算法的捕获概率较低，捕获性能欠佳。因此，如何有效提高扩频系统中扩频码的相位跟踪精度和频偏估计精度显得尤为重要。

有的学者将经典的捕获算法应用于直接序列扩频通信系统，有的学者结合部分匹配滤波器与快速傅里叶变换来改善捕获效果，但直接序列扩频通信系统的性能欠佳，且现有的捕获方法存在参数估计精度低等问题，使得高动态坏境下扩频通信系统的抗干扰性能差，捕获概率低，缺乏实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是解决在高动态环境下，现有扩频系统扩频码产生方式复杂，抗干扰性能差，且对扩频码的捕获速度慢、捕获精度低等问题，采用双M元编码算法和高动态环境下PMF-H-FFT-LF捕获算法，能够更好的降低扩频码产生的复杂度，实现扩频码相位的正确搜索和频率偏差的精准评估，提高扩频通信系统工作效率，并在抗衰落、抗多径干扰等方面呈现出良好的性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高动态环境下双M元编码扩频系统，包括：

发射端，用于产生原始信号，并对所述原始信号进行双调制处理，获得发送信号；

接收端，用于接收发送信号，并对接收到的信号进行处理，恢复原始信号。

作为本发明的一种优选方式，所述的双调制处理过程为：基于双M元编码扩频方式，生成扩频码，将生成的扩频码与原始信号进行扩频调制得到扩频信号，再将扩频信号经BPSK二次调制，获得发送信号。

进一步地，所述双M元编码扩频方式具体为：

随机选择一条扩频码作为原型扩频码，此扩频码的长度为L，用c_0～L-1表示扩频码中的码片，其中L≥M，M＝2^K；K表示一个传输符号对应的信息序列的比特数；

将原型扩频码顺着同一方向依次移动，每次移动d个单位长度，d为正整数，经次循环移位后，对应生成条扩频码；

对已生成的条扩频码取反，获得剩余的条扩频码。

进一步优选地，所述的接收端包括扩频码捕获单元，所述扩频码捕获单元用于对接收的信号进行扩频码同步处理，具体为：

将采样后的信号与本地NCO产生的本振信号混频后；

将混频信号输入部分匹配滤波器进行相关运算；