一种FFH系统中基于PN序列似然比的同步捕获方法

摘要

一种FFH系统中基于PN序列似然比的同步捕获方法，属于通信抗干扰技术领域，涉及快速跳频(Fast Frequency Hopping，FFH)通信系统，尤其是FFH通信系统的同步方法。本发明采用双图案的同步捕获头设计，充分利用了跳频频率和同步PN序列信息；采用早、迟门信号同时进行解调，可以在不增加系统实现复杂度的基础上，提高未完全同步时解调的可靠性；采用基于频率-PN序列图案似然比作为同步捕获的软判决量，减少了同步信息的损失。本发明可使FFH系统在干扰信道和衰落信道下具有更强的鲁棒性，提高了FFH系统的同步捕获性能。

主权项

1、一种FFH系统中基于PN序列似然比的同步捕获方法，包括以下步骤：设定FFH系统发送方采用M个同步跳频频率调制长度为N的同步PN序列，M≤N，K＝N/M，K为正整数，每个跳频频率调制一个同步PN-chip，M个跳频同步频率构成了一个跳频同步频率图案F＝{f₀，f₁，f_i，...，f_M-1}，f_i记为第i个同步频率，0≤i≤M-1，N个同步PN-chip构成一个同步PN序列图案S＝{PN₀，PN₁，PN_i，...，PN_N-1}，跳频同步频率图案和同步PN序列图案共同构成跳频频率-PN序列双图案；步骤1：同步处理开始时，接收方采用与发送方相同的跳频同步频率图案，以该跳频同步频率图案中的任意一个频率作为起始频率进行解跳处理，同时同步跳计数器的计数值C从1开始计数；步骤2：解跳时，分别对第C跳的早、迟门信号进行A/D转换，再经过快速傅氏变换和取模的平方处理，即|FFT|²处理，由于有K＝N/M个相位依次相差为M的早、迟门本地同步PN序列值，故得到第C跳第n(n＝1，2，…，K)组本地同步PN序列值对应的早门基带信号的2FSK调制频点能量值X_z1^nC和X_z0^nC，同时得到第C跳第n(n＝1，2，…，K)组本地同步PN序列值对应的迟门基带信号的2FSK调制频点能量值X_c1^nC和X_c0^nC；其中，X_z1^nC和X_c1^nC分别表示第C跳第n组本地同步PN序列值对应的早门和迟门2FSK基带信号中一个调制频点，即数据信道调制频点的能量值，X_z0^nC和X_c0^nC分别表示第C跳第n组本地同步PN序列值对应的早门和迟门2FSK基带信号中另一个调制频点，即空闲信道调制频点的能量值；步骤3：根据步骤2所得到早门的X_z1^nC，X_z0^nC与迟门的X_c1^nC，X_c0^nC，分别计算第C跳时，第n组本地同步PN序列值对应的早、迟门同步PN-chip似然比v_z^nC和v_c^nC：$v_z^{\mathrm{nC}}=\ln \left[\frac{f\left(X_{z1}^{\mathrm{nC}}\right|H_1)g\left(X_{z0}^{\mathrm{nC}}\right|H_0)}{f\left(X_{z0}^{\mathrm{nC}}\right|H_1)g\left(X_{z1}^{\mathrm{nC}}\right|H_0)}\right]$$v_c^{\mathrm{nC}}=\ln \left[\frac{f\left(X_{c1}^{\mathrm{nC}}\right|H_1)g\left(X_{c0}^{\mathrm{nC}}\right|H_0)}{f\left(X_{c0}^{\mathrm{nC}}\right|H_1)g\left(X_{c1}^{\mathrm{nC}}\right|H_0)}\right]$其中：f(x|H₁)为理想情况时，即收发端跳频频率完全对准、且时间窗口也完全对准时，2FSK信号对应调制频点能量值的概率密度函数；g(x|H₀)为2FSK信号另一个调制频点能量值的概率密度函数；当C≥N时，舍去前C-N跳同步PN-chip似然比值，由第n组本地同步PN序列值对应的当前最新N跳信号得到的N个早门同步PN-chip似然比，按顺序依次构成第n组早门PN似然比{v_zⁿ¹，v_zⁿ²，...，v_zⁿⁱ，...，v_z^nN}；相应的N个迟门同步PN-chip似然比，按顺序依次构成第n组迟门PN似然比序列{v_cⁿ¹，v_cⁿ²，...，v_cⁿⁱ，...，v_c^nN}；步骤4：分别计算K组早、迟门同步PN似然比序列{v_zⁿ¹，v_zⁿ²，...，v_zⁿⁱ，...，v_z^nN}和{v_cⁿ¹，v_cⁿ²，...，v_cⁿⁱ，...，v_c^nN}的代数和，得到K个早门同步信号似然比相关检测值和K个迟门同步信号似然比相关检测值n＝1，2，…，K；步骤5：早、迟门分别进行K路似然比相关检测值门限判决；判断由步骤4所得的2K个同步信号似然比相关检测值中是否存在大于或等于同步捕获门限ζ_Syn-th的同步信号似然比相关检测值；若存在，则转入步骤6；若不存在且C＜mN，m为正整数，则在下一跳同步跳计数器C增加1的同时返回步骤2；若不存在且C≥mN，则在下一跳将同步跳计数器C清零后重新开始从1计数，并更换本地初始频率，返回步骤2；步骤6：进行同步PN序列定位；根据步骤1中采用的起始频率的频率号i，0≤i≤M-1，并根据出现大于或等于同步捕获门限ζ_Syn-th的同步信号似然比相关检测值所在的同步PN似然比序列中的n值和同步跳数计数器的计数值C，计算接收方需要等待的跳数W，等待跳数完成后，能使下一跳收发双方频率在第0号频率f₀上对准，并且PN序列相位偏移为0的位置；其中，等待跳数W的计算公式为：W＝(m×N-i-C-n×M)％N，其中符号％表示求模运算；步骤7：进行捕获验证；如果连续V个同步PN似然比序列都检测到大于或等于同步捕获门限ζ_Syn-th的同步信号似然比相关检测值，则同步捕获成功，系统转入同步跟踪状态；如果连续V个同步PN似然比序列中任何一个未能检测到大于或等于同步捕获门限ζ_Syn-th的同步信号似然比相关检测值，则下一跳更换本地初始频率，则转入步骤2重新进行同步捕获。