[发明专利]一种抗频偏的突发CPM信号帧同步方法

说明书

本发明公开了一种抗频偏的突发CPM信号帧同步方法，属于无线与移动通信技术领域。本发明首先计算接收基带I、Q信号的一比特、三比特以及五比特差分；再计算接收基带I、Q信号一比特、三比特以及五比特差分和本地基带I、Q信号的一比特、三比特以及五比特差分的互相关，然后对同一时刻的互相关值求模累加；最后，基于互相关值确定前导序列是否存在，并且确定前导序列的大概起始位置。本发明既能在低信噪比下达到不错的同步效果，也具有实现结果简单、运算量小，便于工程实现的技术效果。

技术领域

本发明属于无线与移动通信技术领域，具体涉及一种抗频偏的突发CPM(Continuous Phase Modulation)信号帧同步方法

背景技术

对于正在通信的两个设备，如果在两者连线方向上存在较大的相对运动速度，那么则会在接收信号中产生较大的多普勒频移。多普勒频移会对通信接收机的后端处理部分造成极大的影响。

为解决该影响，1972年，James L.Massey在论文“Optimum FrameSynchronization”中提出了加性高斯白噪声信道下PSK信号帧同步的最佳判决准则，该算法在低信噪比条件下能够取得不错的效果，但是在该算法中，假设了接收信号是连续且不存在定时偏差的，并且没有考虑接收信号中存在多普勒频移,这种假设在实际应用中是不成立的。2002年，Zae Yong Choi和Yong H.Lee在论文“Frame Synchronization in thePresence of Frequency Offset”中提出了一种适用于MPSK信号的帧同步算法，该算法具有极强的抗频偏能力，并且在低信噪比下也能取得不错的同步效果，但是在该算法中假设了接收信号中不存在定时偏差。2013年，Ehsan Hosseini和Erik Perrins在论文“Timing,Carrier,and Frame Synchronization of Burst-Mode CPM”中提出了一种适用于突发CPM信号的帧同步算法，该算法具有较强的抗频偏能力，并且可以在存在定时偏差的情况下实现帧同步，且在低信噪比条件下同步效果较好。但是该算法实现结构复杂、运算量巨大，难以用于工程实现。

传统的CPM帧同步方法是先通过差分解调将信号中携带的比特信息解调出来，然后再利用简单互相关方法进行帧同步，这种方式具有简单易实现的优点。但是仅适用于信噪比较高情况下的帧同步，当接收信号中的信噪比较低时，采用传统帧同步方法的同步效果会骤降。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，本发明提出了一种新的CPM信号帧同步方法，该方法具有实现结构简单、运算量小的优点，并且能够在极低信噪比下取得不错的同步效果。

本发明的一种抗频偏的突发CPM信号帧同步方法包括下列步骤：

根据采用的CPM调制方式，对接收报文的同步头进行信号调制，得到本地基带I、Q信号，再对本地基带I、Q信号分别进行一比特、三比特和五比特差分运算，得到本地基带I、Q信号的一比特、三比特以及五比特差分信号L₁(t)、L₃(t)和L₅(t)，其中t表示采样时间；

对接收基带I、Q信号的一比特、三比特以及五比特差分运算，得到接收基带I、Q信号的一比特、三比特以及五比特差分信号Δ₁(t)、Δ₃(t)和Δ₅(t)；

对本地与接收的差分信号进行互相关计算，得到一比特、三比特以及五比特的互相关结果值cor₁(nT)、cor₃(nT)和cor₅(nT)：

cor₁(nT)＝|∫₀^(N-1)TL₁(t)*Δ₁(t)dt|