[发明专利]空基扩频通信快速同步装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种扩频通信的快速同步技术，特别是一种空基扩频通信的快速同步装置，属于航空通信领域。

背景技术

扩展频谱通信系统是将数字基带信号频谱进行极大扩展后再进行传输的通信系统。扩频通信与传统通信方式相比，具有误码率低、抗多径干扰、保密能力强、易于数字化等优点，在航空通信领域的应用越来越广泛。

典型的扩展频谱技术是，基带信号先用Walsh码进行调制，再用伪噪声(Pseudo Noise，PN)序列进行调制。将信息码元调制成多个周期为T_c的码片，有效的对基带信号进行频谱扩展。进一步的讨论如下面文献所述：An Introduction to Spread Spectrum，IEEECommunicatiohs Magazine，1983年3月，作者Charles E.Cook和Howard S.Marsh.。在相同频段上广播的每个发射机由它的唯一相位偏移来区分，每个发射机包括多个信道，通过不同的Walsh码编码调制并区分。接收机去除载波信号后，利用与发射机匹配的PN码序列和Walsh码对扩频信号进行解调，最终恢复信息码元。为了使解调成功，在接收过程中，接收机本地PN码相位必须对发射机PN码相位进行跟踪，保证接收和发送PN码相位同步。

在美国专利“高速率-低速率PN码跟踪系统”(High rate-Low rate PN code trackingsystem，patent number：5299229)中，公开了一种PN码跟踪系统，其中主要使用两种PN码，一种是高速率PN码，另一种是低速率PN码。该专利提供了根据不同数据比率来跟踪不同速率PN码的方法。该专利在接收机端使用两个不同速率的PN码发生器，高速率的PN码发生器由多个延迟锁相环(Delay locked loop，DLL)产生不同延迟后与接受码序列进行相关，累计误差结果作为反转器的使能信号，反转器的输出作为电压控制振荡器(voltagecontrolled oscillator，VCO)的控制信号。

在美国专利“用于扩展通信系统接收机的延迟锁相码跟踪系统”(Delay-locked loopcode tracking system for receiver of a code spread communication system，patentnumber：5737362)中，公开了一种双延迟锁相环码跟踪系统通过产生相对与时序参考点具有不同时差的本地码(±0.5T_c和±T_c)，加大了跟踪回路检测区域的线性度。该专利根据提前0.5T_c及T_c的提前码相关所得的信号能量和有延迟0.5T_c及T_c的延迟码相关所得的能量，使用误差检测单元进行计算，计算结果经过回路滤波器后向VCO输出控制信号。

但以上专利都使用多个延迟锁相环增加了系统的复杂度和功耗，不适合于载荷、能量有限的情况，并且不同延迟相关结果线性运算，速度相对较慢，不适合于高速移动的航空器通信。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种适用于空基平台直接序列扩频通信的快速同步装置，保证在空基平台载荷、能量受限，目标移动速度快，机动性大情况下，扩频信号的快速可靠同步。

为达到上述目的，本发明技术方案为：空基扩频通信快速同步装置，其特点在于包括：用于把同相I和正交Q分量转换成数字信号的模拟-数字转换装置；用于将模拟-数字转换装置输出信号中的超前采样信息和滞后采样信息进行分离的分路器；用于产生本地PN序列的PN序列发生器；根据PN序列发生器产生的PN序列值，用于处理从分路器来的超前采样信号的超前相关器；根据PN序列发生器产生的PN序列值，用于处理从分路器来的滞后采样信号的滞后相关器；用于将所有超前相关值，包括I路和Q路超前相关值进行相加的加法器；用于将所有滞后相关值，包括I路和Q路滞后相关值进行相加的加法器；用于将超前相关值与滞后相关值进行比较的减法器；用于根据所述的减法器的比较结果，对I和Q模拟-数字转换装置中的采样时钟进行控制的采样时钟控制器，最终达到采样结果与PN序列发生器同步。

所述的模拟-数字转换器使用2倍于扩频码片速率的采样率对信号进行采样，转换为数字信号。

所述的超前相关器包括相乘器、平方器和累加器，分路器输出的I支路或Q支路的超前采样结果与PN序列发生器产生的本地PN序列在相乘器中相乘，相乘结果在平方器中平方，平方后的相乘结果在累加器中寄存和累加。