[发明专利]一种极低信噪比突发扩频信号定时同步的方法

说明书

本发明公布了一种极低信噪比突发扩频信号定时同步的方法，属于通信技术领域，涉及扩频系统中的定时同步技术。在扩频通信系统中，基于导频和数据符号两次联合检测进行定时同步，通过两级检测，实现在极低信噪比条件下，针对突发扩频信号的快速检测和定时捕获；既能保证极低信噪比下很高的检测和捕获同步概率，又能在无信号时保持低虚警概率。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及扩频系统中的定时同步技术，具体涉及一种能够在极低信噪比条件下工作，针对突发扩频通信信号，基于导频和数据两次联合检测的定时同步方法。

背景技术

通常，对于扩频系统而言，扩频比越高扩频同步捕获时间越长。另一方面，对于时长较短的数据突发分组，用于方便接收端同步的导频符号数目通常较少(导频是无效载荷，导频比例越大，传输效率越低)，因此接收机需要在极短的时间内对突发信号同时进行检测、扩频码捕获和同步，并且要求极高的捕获成功概率。因为一旦信号检测或扩频码同步失败，该突发信息就丢掉了，这一点与连续方式的扩频通信完全不同。连续方式的扩频信号，如果判决周期内检测或同步失败，接收端可以对下一段信号进行检测，直至成功检测信号并实现定时同步，此后即能持续解调信息。

因此，对于突发扩频通信而言，信号检测和定时同步是接收端的难点和关键技术。扩频比越大，扩频码捕获搜索点越多；突发时长越短，导频符号数就越少，因而需要在更短的时间内搜索更大的范围，所以难度越大。

发明内容

为了克服现有扩频通信系统中传统定时同步方案的不足，本发明提出了一种基于导频和数据符号两次联合检测的定时同步的方法，能够在极低信噪比下实现突发扩频信号的快速检测和定时捕获，既能保证极低信噪比下很高的检测和捕获同步概率，又能在无信号时保持低虚警概率。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：

一种极低信噪比突发扩频信号定时同步的方法，在扩频通信系统中，基于导频和数据符号两次联合检测进行定时同步，在极低信噪比下实现突发扩频信号的快速检测和定时捕获；包括如下步骤：

S1.对所有导频符号进行时域相关运算，通过相干累加，得到第一级定时同步检测统计量；根据第一级定时同步检测统计量进行首次判决，通过首次筛选获得帧定时同步和扩频码序列同步的备选观测点若干，待后续确认；

设置第一门限为低门限，进行首次判决以降低漏检概率。当第一级定时同步检测统计量低于第一门限时判定为失步，忽略该观测点；高于第一门限时，进入下一步骤S2，等待第二次判决。通过这一流程实现帧定时同步、扩频码序列同步观测点的首次筛选；

S2.对步骤S1获得的各个帧定时同步和扩频码序列同步的备选观测点的所有数据符号进行非相干累加，得到多个第二级定时同步检测统计量；再根据第二级定时同步检测量进行第二次判决；

步骤S1进行第一级检测得到多个备选同步观测点。以此为起始，对各观测点的所有数据符号进行非相干累加，得到多个第二级定时同步检测量。设置第二门限为高门限，判决以降低虚警概率。当第二级定时同步检测统计量低于第二门限时，判断为虚警，忽略该观测点；高于第二门限时，对检测量进行暂存，等待最终判决输出；

S3.将通过第二次检测判决的多个检测量进行择大判决，将检测统计值最大观测点对应的时刻作为定时同步时刻输出。

通过以上步骤，获得突发扩频信号定时同步。在极低信噪比且满足一定虚警概率的前提下，达到以很高的概率一次成功捕获的目的，同时实现帧定时同步和扩频码序列同步。具体实施中，在码片信噪比为-28dB时，正确传输概率可实现至少为99.75％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的极低信噪比的突发扩频信号定时同步的方法，其技术优势包括：

1)相比于单一数据符号非相干定时同步方法，本发明提供的方法可实时监测是否有突发帧到来并能实现极高的一次成功捕获概率。