一种通信系统高精度时间同步方法技术方案

本发明专利技术公开了一种通信系统高精度时间同步方法,包括以下步骤：S1.扩频通信发射机生成信息序列，并将生成的信息序列经过扩频调制、上采样、射频调制后进行发射；S2.扩频通信接收机将接收信号依次进行下变频、模数变换，得到数字基带序列r

【技术实现步骤摘要】
一种通信系统高精度时间同步方法


[0001]本专利技术涉及通信领域，特别是涉及一种通信系统高精度时间同步方法。

技术介绍

[0002]扩频通信系统具有良好的抗干扰能力、抗多径能力、极高的保密性能和易于实现码分多址的优点，因而得到广泛的应用。
[0003]但是，在扩频通信系统中，解扩频操作一般是在极低的信噪比下进行，常常需要消耗较大的硬件资源才能保证较高的扩频同步精度效果，因而扩频同步与解扩频一直是其关键性问题。。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通信系统高精度时间同步方法，以极少的资源消耗为代价，有效地提高了扩频通信接收机处的时间同步精度。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种通信系统高精度时间同步方法，包括以下步骤：
[0006]S1.扩频通信发射机生成信息序列，并将生成的信息序列经过扩频调制、上采样、射频调制后进行发射，扩频周期为N个符号；
[0007]S2.扩频通信接收机接收来自扩频发射机的信号，并将接收信号依次进行下变频、模数变换，得到数字基带序列r
DS
(n)；此时基带序列的扩频周期为NS个采样点，其中S为S1中上采样倍数；
[0008]S3.扩频通信接收机以S2步骤中接收信号的第1个采样点为起点，对接收信号依次进行极性校正、累加、求取相关峰值操作；
[0009]S4.扩频通信接收机以S2步骤中接收信号的第个采样点为起点，对接收信号依次进行极性校正、累加、求取相关峰值操作，其中表示向下取整运算；
[0010]S5.比较S3和S4得到的相关峰值大小，以较大的相关峰对应的时延值为标准对接收机处的本地扩频码序列进行时延补偿；
[0011]S6.利用时延补偿后的扩频码序列对接收信号进行解扩，恢复出扩频通信发射机发送的信息序列。
[0012]进一步地，所述步骤S1中，扩频通信发射机处，扩频序列c(n)是长度为N、取值为
±
1的伪随机序列；记发射机处生成的信息序列为m(n)，经扩频调制、上采样、射频调制后发射，发射信号表示为：
[0013][0014]其中，m
S
(t)和c
S
(t)分别表示发射机对信息序列m(n)和扩频序列c(n)进行了上采样后m
S
(n)和c
S
(n)的连续时间形式，f
c
表示射频调制的中心频率。
[0015]进一步地，所述步骤S2包括以下子步骤：
[0016]S201.扩频通信接收机接收来自扩频发射机的扩频信号，接收的扩频信号表示为：
[0017][0018]其中，表示复信道增益，τ表示传播时延，w(t)表示均值为0、方差为σ2的加性高斯白噪声；
[0019]S202.记扩频通信接收机的采样周期为T
s
，扩频通信接收机处依次对接收扩频信号进行下变频、模数变换后，得到的数字基带序列表示为：
[0020]r
DS
(n)＝s
DS
(n
‑
D)+w(n)
[0021]＝hm
s
(n
‑
D)c
s
(n
‑
D)+w(n),
[0022]其中，h表示等效信道增益，D＝τ/T
s
表示归一化传播时延。
[0023]进一步地，所述步骤S3包括以下子步骤：
[0024]S301.扩频通信接收机以S2步骤中接收信号的第1个采样点为起点，依次取出K个扩频周期的接收信号；以第1个周期的极性为基准，记第i个扩频周期的接收信号的相对极性为：
[0025][0026]其中，i∈[2,K]，s
i,1
表示第i个扩频周期接收信号的相对极性，sign{
·
}表示取符号操作；
[0027]根据得到的相对极性结果，以第一个扩频周期的接收信号为基准，对接收信号进行极性校正，得到：
[0028]r
DS,1
(k+(i
‑
1)N)＝s
i,1
×
r
DS
(k+(i
‑
1)N),
[0029]其中，k∈[1,N]，r
DS
(k+(i
‑
1)N)表示第i个扩频周期接收信号的第k个采样点，r
DS,1
(k+(i
‑
1)N)表示极性校正后第i个扩频周期接收信号的第k个采样点；
[0030]S302.以一个扩频码长度为周期，将极性校正后的接收信号进行对应位置累加，得到：
[0031][0032]S303.将累加所得的序列r
sum,1
(n)与经过S倍上采样后的的扩频序列c
S
(n)进行滑动相关，得到：
[0033][0034]其中，表示卷积运算，根据滑动相关结果求取相关峰值和相应的传播时延值：
[0035][0036]其中，max{
·
}表示求取最大值操作，p1表示相关峰值，表示相应的传播时延估计值。
[0037]进一步地，所述步骤S4包括以下子步骤：
[0038]S401.扩频通信接收机以S2步骤中接收信号的第个采样点为起点，依次取出K个扩频周期的接收信号；以第1个周期的极性为基准，记第i个扩频周期的接收信号的相对极性为：
[0039][0040]其中，i∈[2,K]，s
i,2
表示第i个扩频周期接收信号的相对极性，sign{
·
}表示取符号操作；
[0041]根据得到的相对极性结果，以第一个扩频周期的接收信号为基准，对接收信号进行极性校正，得到：
[0042][0043]其中，k∈[1,N]，表示第i个扩频周期接收信号的第k个采样点，表示极性校正后第i个扩频周期接收信号的第k个采样点；
[0044]S402.以一个扩频码长度为周期，将极性校正后的接收信号进行对应位置累加，得到：
[0045][0046]S403.接下来，将累加所得的序列r
sum,2
(n)与经过S倍上采样后的扩频序列c
S
(n)进行滑动相关，得到：
[0047][0048]其中，表示卷积运算，根据滑动相关结果求取相关峰值和相应的传播时延值：
[0049][0050]其中，max{
·
}表示求取最大值操作，p2表示相关峰值，表示相应的传播时延估计值。
[0051]进一步地，所述步骤S5包括以下子步骤：
[0052]S501.将两个滑动相关峰值p1与p2进行比较，选取更大者所对应的传播时延估计值作为接收基带信号的时延估计值：
[0053][0054]其中，表示接收机处扩频同步后的归一化时延调整量；
[0055]S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通信系统高精度时间同步方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.扩频通信发射机生成信息序列，并将生成的信息序列经过扩频调制、上采样、射频调制后进行发射，扩频周期为N个符号；S2.扩频通信接收机接收来自扩频发射机的信号，并将接收信号依次进行下变频、模数变换，得到数字基带序列r
DS
(n)；此时基带序列的扩频周期为NS个采样点，其中S为S1中上采样倍数；S3.扩频通信接收机以S2步骤中接收信号的第1个采样点为起点，对接收信号依次进行极性校正、累加、求取相关峰值操作；S4.扩频通信接收机以S2步骤中接收信号的第个采样点为起点，对接收信号依次进行极性校正、累加、求取相关峰值操作，其中表示向下取整运算；S5.比较S3和S4得到的相关峰值大小，以较大的相关峰对应的时延值为标准对接收机处的本地扩频码序列进行时延补偿；S6.利用时延补偿后的扩频码序列对接收信号进行解扩，恢复出扩频通信发射机发送的信息序列。2.根据权利要求1所述的一种通信系统高精度时间同步方法，其特征在于：所述步骤S1中，扩频通信发射机处，扩频序列c(n)是长度为N、取值为
±
1的伪随机序列；记发射机处生成的信息序列为m(n)，经扩频调制、上采样、射频调制后发射，发射信号表示为：其中，m
S
(t)和c
S
(t)分别表示发射机对信息序列m(n)和扩频序列c(n)进行了上采样S倍后m
S
(n)和c
S
(n)的连续时间形式，f
c
表示射频调制的中心频率。3.根据权利要求1所述的一种通信系统高精度时间同步方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下子步骤：S201.扩频通信接收机接收来自扩频发射机的扩频信号，接收的扩频信号表示为：其中，表示复信道增益，τ表示传播时延，w(t)表示均值为0、方差为σ2的加性高斯白噪声；S202.记扩频通信接收机的采样周期为T
s
，扩频通信接收机处依次对接收扩频信号进行下变频、模数变换后，得到的数字基带序列表示为：r
DS
(n)＝s
DS
(n
‑
D)+w(n)＝hm
s
(n
‑
D)c
s
(n
‑
D)+w(n),其中，h表示等效信道增益，D＝τ/T
s
表示归一化传播时延。4.根据权利要求1所述的一种通信系统高精度时间同步方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下子步骤：S301.扩频通信接收机以S2步骤中接收信号的第1个采样点为起点，依次取出K个扩频周期的接收信号；以第1个周期的极性为基准，记第i个扩频周期的接收信号的相对极性为：
其中，i∈[2,K]，s
i,1
表示第i个扩频周期接收信号的相对极性，sign{
·
}表示取符号操作；根据得到的相对极性结果，以第一个扩频周期的接收信号为基准，对接收信号进行极性校正，得到：r
DS,1
(k+(i
‑
1)N)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文博，宋长庆，秦俪之，赵宏志，邵士海，唐友喜，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：