[发明专利]一种无数据辅助的宽带跳频直扩信号全数字同步方法

说明书

本发明涉及一种无数据辅助的宽带跳频直扩信号全数字同步方法。该方法要求跳扩信号的直扩码、跳频码和数据符号三者相干。具体操作为：采用非相干搜索算法，串行搜索直扩码相位，得到直扩码相位的粗估计值和载波频偏的粗估计值；在直扩码相位粗估计值的误差范围内，采用更小的时间间隔遍历本地解跳载波的起跳时刻，然后通过多个解跳符号“相干累加+峰值判决”的方式，得到起跳时刻的精估计和载波频偏的精估计；利用跟踪模块估计出的符号同步偏差，实时调整起跳时刻，以辅助接收机进行相干解调。本发明采用纯数字方法实现大带宽跳扩信号的接收，能在低信噪比、大频率动态下工作，且对信号结构不敏感，可广泛应用于不同跳扩信号接收机。

技术领域

本发明涉及跳频/直扩(FH/DS)混合抗干扰通信技术领域，特别涉及一种具有直扩码、跳频码和数据符号三者相干的信号格式。

背景技术

跳频/直扩(FH/DS)混合扩频通信系统通过把直接序列扩频技术和跳频扩频技术相结合,既具备直扩信号的低功率谱密度的保密性,又兼有跳频信号的超大带宽带来的抗干扰增益，是国内外公认的最富有生命力的抗干扰系统。因此，采用直扩跳频混合通信体制能够在复杂电磁环境中有效地保证通信的安全性和可靠性。

然而大带宽的直扩/跳频混合信号的同步技术兼具了跳频同步和直扩同步的难点，对前端通道群时延特性以及解跳精度要求很高，较大程度上制约了直扩/跳频通信系统发展。传统的大带宽直扩/跳频混合信号接收常见做法有：(1)利用外部同步信息，控制前端模拟通道辅助解跳，然后在数字部分完成直扩码的同步；(2)设计合适的信号帧格式，加入训练序列，用数据辅助的方法在数字上完成信号同步；(3)采用“慢跳频+直接序列扩频”的通信体制，使跳频频点在多个数据符号上保持不变，并在每个跳频频点上加入同步序列，从而把跳扩信号的接收问题转化为不同载波频点的突发直扩信号的接收。显然，(1)对通信系统设计以及前端通道的控制精度提出较高的要求，大大增加接收机的制造成本；(2)和(3)由于训练序列的引入，必然会增大帧设计开销，且造成跳扩系统保密性能和抗干扰性能下降。

因此特别需要研究一种无需数据辅助，对硬件设备要求低，并且抗干扰能力强的同步方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无数据辅助的宽带跳频直扩信号全数字同步方法，该方法首先对跳扩信号的直扩码采用非相干搜索算法，串行搜索直扩码相位，得到直扩码相位的粗估计值和载波频偏的粗估计值；然后在直扩码相位粗估计值的误差范围内，采用更小的时间间隔遍历本地解跳载波的起跳时刻，并通过多个解跳符号“相干累加+峰值判决”的方式，得到起跳时刻的精估计和载波频偏的精估计；最后利用跟踪模块估计出的符号同步偏差，实时调整起跳时刻，以辅助跟踪模块进行相干解调。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现：

提供一种无数据辅助的宽带跳频直扩信号全数字同步方法，实施步骤如下：

(1)接收跳频直扩信号，采用非相干搜索算法，串行搜索直扩码相位，得到直扩码相位的粗估计值PN_{0_coarse}和载波频偏的粗估计值F_{d_coarse}；

(2)对直扩码相位粗估计值PN_{0_coarse}的误差范围进行分割，得到多个起跳位置搜索项，遍历起跳位置搜索项，得到起跳时刻的精估计τ₀和载波频偏的精估计值

(3)利用跟踪模块估计出的符号同步误差τ，实时调整起跳时刻τ₀，对解跳后的各数据样点进行载波相位补偿，实现跳频直扩信号的同步。

优选的，步骤(1)中的跳频直扩跳扩信号表达式为：