[发明专利]一种基于滑窗的二次相关帧同步方法

说明书

本发明公开了一种基于滑窗的二次相关帧同步方法，包括：发送端经编码、组帧、脉冲成型以及BPSK调制后连续发出多帧数据；对接收的数据经下变频后对信号进行高倍采样与数字匹配滤波，然后按采样倍数对信号进行串并转换，得到多路并行信号；通过滑动窗，将多路并行信号的每一路与本地巴克码做非周期相关运算，得到多个非周期相关值，形成一系列非周期相关值矩阵；通过滑动窗，将多路并行信号的每一路的每一个非周期相关值与本地优选码做相关运算，形成一系列周期相关值矩阵；通过对一系列周期相关值矩阵的值进行比较与判决，实现帧同步检测。本发明采样“先帧同步后位同步”的同步工作机制，提高了同步性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术，特别涉及极低信噪比下的帧同步检测方法。

背景技术

可靠数字通信的一个重要前提是实现各种层次的同步，例如帧同步、位同步、载波同步和网同步，传统的帧同步方法大都是在成功建立位同步的前提下，即得到与码元同步的时钟信号，基于各种硬判决或软判决采用标识码检测或滑动窗相关判决检测。

位同步的实现主要分为传统模拟方式和数字方式两种。传统的接收机中，位同步的实现通常采用全波整流、环路滤波和压控振荡器构成数据样值流的反馈控制环，从而本地产生一个与数据样值流同频同相的脉冲序列。而全开环数字接收机，通过独立于发送符号时钟的采样时钟获得样值数据流，再由定时误差估计值来控制内插滤波器，获取最佳判决采样时刻的近似值，最终实现位同步。

但是，在极低信噪比的条件下(例如-10dB以下)，依赖锁相环技术的位同步结果偏差很大，严重地制约了帧同步相关判决结果。此时，“先位同步后帧同步”的工作模式，已无法满足极低信噪比条件下通信系统同步的需求。

另外，帧同步检测一般是通过帧标识码的滑动相关判决来实现，标识码的长度很大程度上决定帧同步检测的性能。帧标识码过短则无法在极低的信噪比条件下实现帧同步，标识码过长则占用过多的信道资源。如何在系统允许的长度范围内，设计优良的标识码来实现帧同步，是一个困难而又重要问题。

同时，常见的最大相关值判决准则在极低信噪比条件下，会出现很多错误检测和漏检测的情况，因而有必要对该判决准则进一步改进，设计出与帧标识码配对的同步检测算法。

发明内容

本发明的发明目的在于，基于“先位同步后帧同步”的工作模式所存在的技术问题，在深空通信、扩频通信等极弱信号或强干扰场景下，在高稳定的晶振分频和高倍率采样等技术的支持下，通过获得样本点意义上的“同步相位”，不断校准位同步，从而建立“先帧同步后位同步”的同步工作机制。从而在极低信噪比条件下，提供了一种实现帧同步检测的方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种新型具有滑动窗结构的二次相关帧同步方发，包括下列步骤：

发送数据步骤：发送端经编码、组帧、脉冲成型以及BPSK(Binary Phase ShiftKeying)调制后连续发出多帧数据，供接收端进行接收；

接收数据步骤：接收端接收数据，经下变频后对信号进行高倍采样与数字匹配滤波，然后按采样倍数对信号进行串并转换，得到多路并行信号；

首次相关计算步骤：通过滑动窗，将多路并行信号的每一路与本地巴克码做非周期相关运算，得到多个非周期相关值，形成一系列非周期相关值矩阵；

二次相关计算步骤：通过滑动窗，将多路并行信号的每一路的每一个非周期相关值与本地优选码做相关运算，形成一系列周期相关值矩阵；

帧同步判决步骤：通过对一系列周期相关值矩阵的值进行比较与判决，实现帧同步检测。