[发明专利]一种低相位噪声连续波时分复用无线传输方法及系统

权利要求书

1.一种低相位噪声连续波时分复用无线传输系统，其特征在于：包括有八个单元，即多路数字信号准备单元101、时分复接单元102、帧同步头插入单元103、基带数字预失真处理单元104、正交调制单元105、正交下变频采样量化单元201、时频同步单元202和时分分接单元203；

所述多路数字信号准备单元，用于将来自各种渠道的M路(M＝2～64)带宽分别为b_m(b_m＝1～10MHz,m＝1:M)的连续波基带信号，包括未解调译码的零中频数字调制信号，采用正交采样法或实信号转换为复解析信号的方法，将它们转化为M路采样速率分别为f_m的基带复数字信号，其中f_m＝2b_m样点/秒；

所述时分复接单元，用于将M路信号以帧的形式复接为一路，每一帧时间间隔t_Fr(t_Fr＝5～50微秒)中，用一个余弦镶边窗从这M路数字信号中各截取一个有L_m+2D个样点的子帧，其中L_m(L_m＝t_Fr.f_m个样点)为窗函数的平直部分长度，D(D＝10～15个样点)是两边余弦镶边长度，后一帧的窗截取起始时刻只比前一帧的延迟L_m个样点，即其中有D个样点被重复截取；M个子帧信号样点按顺序排列，相邻两子帧各有D个样点叠接相加，形成一个长度为个样点的序列，即得到这一帧的时分复接帧信号样点序列；

所述帧同步头插入单元用于在每一帧的时分复接信号样点序列之前，插入一个长度为L_s(L_s＝510或1022)个样点的伪随机码序列(PN序列)帧同步头，即形成一个长度为L_Frm个样点的复接帧将各帧样点按顺序排列成一个时分复接信号样点序列{s_TDM(n),n＝0,1,2,……}；该信号是一个信号带宽都为B/2＝F_s/4Hz，其实部和虚部的样点速率为F_s(F_s＝L_Frm/t_Fr样点/秒)的基带复信号；

所述基带数字预失真处理单元用于将所得时分复接信号{s_TDM(n)}进行基带数字预失真处理，得到{s(n),n＝0,1,2,……}；

所述正交调制单元用于将基带数字预失真处理单元所得到的基带信号{s(n),n＝0,1,2,……}实部虚部分别进行数模变换，最后采用正交调制器调制到射频载波频率上再进行无线发射；

所述正交下变频采样量化单元用于对接收机所接收到的零中频信号，以采样速率F_s进行正交采样，得到一个基带复数字信号；

所述时频同步单元用于完成以下操作：采用一个与发射端相同的帧同步头作为本地码参考信号，进行同步捕获与跟踪，确定所接收到的时分复接信号各个帧的起始位置、各子帧信号的位置，以及无线信道传输中所引入的频偏；具体步骤如下：

步骤301—成 形波匹配滤波和下采样：在单元202中，接收到的零中频信号经过成形波滤波器匹配滤波后得再作2:1下采样后得到其中n₀是假定信号中所含PN码信号波形第1码片中点的位置；

步骤302—纠频偏滑动相关运算：采用PN序列{P(n),n＝1:L_PN}对进行纠频偏滑动相关运算，即

n₀＝0：4L_s k＝-L_PN：L_PN

其中N＝1024或2048，分别对应于L_s＝510或1022；

步骤303—最大相关值位置搜索：在时频二维域搜索最大相关能量的位置

则n_m0就是当前帧头的起点时刻，ω_m0＝2πk_m0/N(弧度/码片间隔)就是复接信号在无线传输过程中所产生频偏的初步估计；至此同步捕获已完成，以下进入同步跟踪过程；该过程为基于负反馈控制的频率跟踪环路，即锁频环，其步骤如下：

步骤304—初始化：令t＝0，频偏Δω_t|_t＝0＝0，帧起点n_t|_t＝0＝n_m0，相关量

步骤305—计算下一帧相关量：令t＝t+1，n_t＝n_t-1+L_Frm；这里L_Frm为一帧接收信号样点数；计算下一帧头信号在初步消除频偏后与PN码的3个相关量，即

求最大相关值位置：

步骤306—同步状态判定：计算归一化相关量其中A_m为帧头信号样点的平均幅度值；如果R_norm0.25，则表明同步失锁，应转向步骤302重新进行捕获；否则，令再继续进行下一步跟踪；

步骤307—估计算残余频偏值：Δω_t＝[phase(R(t))-phase(R(t-1))]/L_Frm，其单位是：弧度/样点间隔；

步骤308—环路滤波：其中环路参数γ和α的值，通过该锁频环仿真对于阶跃性频偏的响应达到最佳状态来确定；

步骤309—同步调整：令n_t＝n_t+τ_max；再转向步骤305；

所述时分分接单元用于按照单元202所提供各子帧信号的位置，分别取出各子帧信号中窗函数平直段所对应的L_m个样点，分别排列成M个样点序列，以f_m样点/秒的样点速率输出各路信号。