一种直接序列扩频的并行解扩的码片同步方法

摘要

一种直接序列扩频的并行解扩的码片同步方法，它是基于直接序列扩频的并行解扩系统完成的，包括计算机、AD模数转换器、相关器和序列发生器，将接收到的每路并行数据，与按设定抽取率抽取的每组伪随机码序列作遍历的相关处理，根据处理结果的相关峰值判断当前码片的偏移量，进而做出调整实现码片的同步。本发明快速方便地实现码片同步，且计算方法简单高效，解决了直接序列扩频通信并行解扩的同步难题。

说明书

技术领域：

本发明涉及扩频通信领域，特别是当直接序列扩频的上行链路具有较大扩频 比时，采用伪随机序列来并行解扩的一种码片同步方法。本发明适用于高速传输 的通信领域。

背景技术：

扩频通信最初应用于军事通信，由于其具有容量大、速率高、信号易隐蔽、 保密性强、抗干扰能力强等特点，并且能大大提高频谱利用率，因而对于现代通 信而言有着极大的吸引力。其中应用最广泛的就是直接序列扩频技术。

随着扩频通信系统扩频比的提升，并行解扩受到越来越多的关注。相比传统 的串行解扩，直接序列扩频系统的并行解扩具有如下优点：a）采用并行AD器 件，将高速数据接收转化为低速并行接收，进而降低AD的性能要求；b)高速 率数据下的并行解扩，无需RAM存储，从而简化设备、降低复杂度、缩短延时； c）高速率数据传输下，采用接收信号的部分并行序列同样能实现解扩。

扩频通信系统的码片同步，是指在扩展频谱通信中使得接收端产生的用于解 扩的伪随机码和发送端的伪随机码同步，以便接收机用此同步后的伪随机码去对 接受信号进行相关解扩。伪随机码的同步一般分为捕获和跟踪两步，考虑到多数 情况下无法得到关于定时的先验信息，因此同步的首要问题便是捕获。常用实现 串行解扩的同步主要有三种方法：滑动相关法、序贯估值法和匹配滤波法。

考虑到直接序列扩频系统中，当采用串行解扩时，码片同步以位为单位偏移； 而在并行解扩中，码片同步的偏移则是以伪随机码码长与抽取速率的比值为单位。 所以在直接序列扩频通信系统中，并行解扩的码片同步需要对相关峰值进行更宽 范围的搜索，以致传统的方法无法很好地满足并行解扩的同步需求。

发明内容：

针对直接序列扩频通信中同步的相位模糊问题，本发明的目的在于提出一种 并行解扩的码片同步方法，该方法能够快速方便地实现码片的同步，进而保证扩 频通信系统并行解扩的性能。

本发明的主要想法是：将接收到的每路并行数据，与按设定抽取率抽取的每 组伪随机码序列作遍历的相关处理，根据处理结果的相关峰值判断当前码片的偏 移量，进而做出调整实现码片的同步。

根据上述想法，本发明采用下述技术方案：

一种直接序列扩频的并行解扩的码片同步方法，它是基于直接序列扩频的并 行解扩系统完成的，所述的并行解扩系统包括计算机、AD模数转换器、相关器 和序列发生器；其特点在于，该方法包括如下具体步骤：

(1)序列发生器生成长度为l的伪随机序列S，计算机对该伪随机序列S按抽 取速率D进行抽取，得到D组伪随机码序列，并保存在计算机的存储器内：

S_i=Dec|_D(S)，i=0，1，…，D-1；

其中，D为大于等于1的正整数；

(2)AD模数转换器对长度为L的接收信号Y，其中L=nl，n是同步检测的次 数，按抽取速率D进行抽取，得到D路并行数据：

Y_j=Dec|_D(Y)，j=0，1，…，D-1

(3)AD模数转换器将D路并行接收数据、存储器将D组伪随机码序列分别输 入到相关器，作遍历的相关处理，再经计算机进行求和运算和判决比较，公式如 下：

$P_j={\Sigma }_{i=0}^{D-1}{P}_{\mathrm{ji}}={\Sigma }_{i=0}^{D-1}{Y}_j\otimes S_i,j=\mathrm{0,1},···,D-1---\left(1\right)$

其中，表示相关运算，P_ji表示第j路并行接收数据与第i路伪随机码序列的相 关结果，P_j表示第j路并行接收数据与D组伪随机码序列进行遍历相关运算后的 相关峰值之和，观察并比较相关峰值之和，经过门限判决后，当P_j的峰值出现在 第l，2l，…，nl个采样时刻处中，则判定码片向左的偏移量为：x=j位；

(4)根据得到的偏移量x，将接收到的数据序列整体向右调整x位，实现直接 序列扩频的并行解扩的码片同步。

当数据传输速率超过单路AD模数转换器的负荷时，采用多路AD模数转换 器并行采样，这样每个AD的采样频率只是单个AD采样时的1/D，进而降低扩 频通信对AD器件的性能要求。

与串行解扩相比并行解扩对同步有着更高的要求，这是由于串行解扩中，同 步偏移以位为单位；而并行解扩时，同步偏移以为单位。本发明提出的将接收 数据和扩频序列分别进行抽取，再采用遍历相关求和的算法，能够快速方便地实 现码片同步，且计算方法简单高效，很好地解决了直接序列扩频通信并行解扩的 同步这一难点问题。

附图说明：

图1使用一路AD模数转换器对接收数据按倍率采样示意图。

图2使用4路AD模数转换器对接收数据按倍率采样示意图。

图3码片同步偏移量的遍历相关计算流程图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施对本发明做进一步的描述。本实施例在以本发明技 术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明 的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例中取D=4，如图1、2、3中所示，本发明的一种直接序列扩频的并 行解扩的码片同步方法，其具体步骤如下：

(1)将序列发生器生成的长度为l的伪随机序列S，按4倍的抽取速率进行抽 取，从而得到4组伪随机码序列：

S_i=Dec|_D(S)，i=0,1，…，3；

结合单路或多路AD模数转换器，按4倍的抽取速率，对长度为4l的接收信 号Y进行抽取，此处设定同步检测次数为4，从而得到4路并行扩频序列：

Y_j=Dec|₄(Y)，j=0，1，…，3；

(2)将4路并行接收数据与4组伪随机码序列输入到相关器，作遍历的相关 处理，即：

$P_j={\Sigma }_{i=0}^3{P}_{\mathrm{ji}}={\Sigma }_{i=0}^3{Y}_j\otimes S_{i}j=\mathrm{0,1},···,3---\left(1\right)$

其中，表示相关运算，P_ji表示第j路并行接收数据与第i路伪随机码序列的相 关结果，P_j表示第j路并行接收数据与4组伪随机码序列进行遍历相关运算后的 相关峰值之和；观察并比较相关峰值，经过门限判决后，当P_j的峰值出现在第 l，2l，3l，4l这四个采样时刻处时，判定码片向左的偏移量为：x=j位；

(4)最后根据得到的偏移量x，将接收到的数据序列整体向右调整x位，实现 直接序列扩频的并行解扩的码片同步。