针对短前导码的信号检测方法技术

本发明专利技术公开了一种针对短前导码的信号检测方法，通过接收天线发送的射频信号到模拟数字转换器然后传输至FPGA，在FPGA中恢复IQ信号，其中第一路IQ信号送入移位寄存器做延时处理，第二路IQ信号送入检测处理模块进行自相关计算得到自相关值，再将所述自相关值输入置门限判决模块，当自相关值的绝对门限条件和相对门限条件同时成立时判决信号存在，输出检测标记，将检测标记和延时后的第一路IQ信号输入到数据选择输出模块，检测标记满足条件后，输出延时后的第一路IQ信号，将其送入解调译码模块得到最终信息。本设计发明专利技术了针对短前导码的卫星通信信号的检测方法，相比原自相关方法，在低信噪比下，有更高的检测概率，并且具有一定的抗频偏性能。的抗频偏性能。的抗频偏性能。

【技术实现步骤摘要】
针对短前导码的信号检测方法


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其是一种针对短前导码的信号检测方法。

技术介绍

[0002]通信技术分为有线通信和无线通信，有线通信受限于有形介质，必须通过金属导线或者光纤等完成信号的传输，因此应用比较受限。随着技术的发展，无线通信的应用越来越广泛，目前主要以移动通信和卫星通信为主。其中卫星通信在航空、航天、航海、应急救灾、石油勘探等诸多领域有着广泛的应用。
[0003]卫星通信一般通过对信号的前导码做相关检测，获取到信号到达位置，然后再进行解调和译码。相关检测一般用于前导码比较长的信号，因为较长的前导码能够在低信噪比情况下，积累出相关谱峰，在中高速应用场景比较多。
[0004]而短前导码一般用于低速卫星通信，由于前导码很短，用相关检测方法难以对其进行有效的检测，所以这种情况下一般采用盲检方法，但盲检的锁定时间一般比较长。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：提供一种针对短前导码的信号检测实现方法，以解决上述问题。
[0006]技术方案：根据本申请的一个方面，针对短前导码的信号检测方法，包括以下步骤：S1、通过天线接收射频信号并送到模拟数字转换器，将射频信号转变成数字信号后传输至FPGA，在FPGA中将数字信号恢复成IQ信号，并启动各个计数器；S2、将IQ信号复制为第一路IQ信号和第二路IQ信号，其中第一路IQ信号送入移位寄存器做延时处理，得到延时后的第一路IQ信号，同时第一路计数器计数；S3、将第二路IQ信号送入检测处理模块进行自相关计算得到自相关值，再将所述自相关值输入置门限判决模块，当自相关值的绝对门限条件和相对门限条件同时成立时判决信号存在，输出检测标记，同时第二路计数器一直随着第二路IQ信号传递至下一级处理模块并计数；S4、将检测标记和延时后的第一路IQ信号输入到数据选择输出模块，通过数据选择输出模块判断检测标记是否满足条件，若满足条件，输出延时后的第一路IQ信号，将其送入解调译码模块得到最终信息。
[0007]根据本申请的一个方面，步骤S3所述第二路IQ信号送入检测处理模块具体为：S31、第二路IQ信号送入匹配滤波器获得最大信噪比的第二路IQ信号；S32、将所述最大信噪比的第二路IQ信号进行滑窗累加得到累加后的第二路IQ信号；S33、将所述累加后的第二路IQ信号输入到自相关处理模块进行自相关计算得到自相关值；S34、将自相关值输入到滑窗累加模块，得到累加后的自相关值。
[0008]根据本申请的一个方面，步骤S32具体为：对所述最大信噪比的第二路IQ信号进行滑窗累加处理，累积信息能量，以改善信噪比；窗口长度为3，处理方式如下：IQ_acc（n）=∑
nn+2 IQ_MF（n），IQ_MF为滤波处理后的信号，IQ_acc为滑窗累加处理后的信号，n为自然数。
[0009]根据本申请的一个方面，步骤S33进一步为：S33a、将累加后的第二路IQ信号的实部IQ_acc_re和虚部IQ_acc_im分别取符号位，其中sign_re为实部的符号位，sign_im为虚部的符号位；若为正取1，反之则取
‑
1；S33b、将第二路IQ信号的实部和虚部取等，采用UW表示前导码的实部和虚部，取其符号位sign_UW，若为正取1，反之取
‑
1；S33c、将数据和前导码的实部和虚部的符号分别做自相关处理，公式如下：Rth_re=(∑k=0 N
‑1sign_re(k)
⊕
sign_UW(k))2；Rth_im=(∑k=0
N
‑1sign_im(k)
⊕
sign_UW(k))2；其中，前导码UW的长度N为预定值，相关值Rth=Rth_re+Rth_im，k=0,1,2，
…
，N
‑
1，re和im分别表示实部和虚部。
[0010]根据本申请的一个方面，步骤S34中进行滑窗累加计算的步骤进一步为：窗口长度为3，其公式如下：Rth_acc(n)=∑
nn+2
Rth(n)，Rth_acc为累加计算后的相关值。
[0011]根据本申请的一个方面，步骤S3所述自相关值输入置门限判决模块具体为：S3a、所述门限判决采用双门限判决法，选取一个绝对门限和相对门限，只有两个门限同时满足的条件下，才判决为信号；S3b、缓存一组窗长度为L+2M+1的数据，通过寻找最大值，当最大值出现在L+M位置时开始启动过门限判决；S3c、所述绝对门限判决为Rth_acc(L+M)≥Abs，则绝对门限条件成立；S3d、所述相对门限通过求均值和最大值，当相对门限值Ratio≤(Rth_acc_max)/(Rth_acc_average)时，相对门限条件成立，其公式如下：Rth_acc_average=1/M ∑ (k=L) (L+M/2
‑
1)
Rth_acc(k)+ 1/M ∑ (k=L_3M/2+1)
(L+2M)
Rth_acc(k)；Rth_acc_max=Rth(L+M)；S3e、所述绝对门限和相对门限两者同时成立，则判决信号存在，并且开始屏蔽信号门限判决模块，屏蔽时长为物理帧长度，屏蔽时间结束后，重新启动门限判决模块；其中M、L为预定的自然数。
[0012]根据本申请的一个方面，步骤S4具体为：S41、当所述检测信号为高时，开始进入数据等待模式；S42、当所述第一路计数器的数值等于第二路计数器的数值时，开始输出数据。
[0013]有益效果：本专利技术提供了一种针对短前导码的卫星通信信号的检测方法，相比原自相关方法，在低信噪比下，有更高的检测概率，并且具有一定的抗频偏性能。
附图说明
[0014]图1为带前导码的信号格式。
[0015]图2为Eb/N0为0dB的条件下不同长度前导码自相关谱峰值。
[0016]图3为针对短前导码的卫通信号检测方法实现框图。
[0017]图4 为IQ数据滑窗累加图。
[0018]图5 为无频偏时各方法的检测概率曲线。
[0019]图6 为频偏为0.03符号速率时各方法的检测概率曲线。
[0020]图7 为频偏为0.05符号速率时各方法的检测概率曲线。
[0021]图8 为相对门限计算值的选取。
[0022]图9为针对短前导码的卫通信号检测方法流程图。
具体实施方式
[0023]卫星通信一般通过对信号的前导码做相关检测，获取到信号到达位置，然后再进行解调和译码，其信号结构如图1所示。相关检测一般用于前导码比较长的信号，因为较长的前导码能够在低信噪比情况下，积累出相关谱峰，在中高速应用场景比较多。而短前导码（如32符号的前导码）一般用于低速卫星通信，由于前导码很短，用相关检测方法难以对其进行有效的检测，如图2中的a、b、c和d所示，32个、64个、128个和256个符号长度的前导码进行自相关运算所得到的相关值，所以这种情况下一般采用盲检方法，但盲检的锁定时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.针对短前导码的信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过天线接收射频信号并送到模拟数字转换器，将射频信号转变成数字信号后传输至FPGA，在FPGA中将数字信号恢复成IQ信号，并启动各个计数器；S2、将IQ信号复制为第一路IQ信号和第二路IQ信号，其中第一路IQ信号送入移位寄存器做延时处理，得到延时后的第一路IQ信号，同时第一路计数器计数；S3、将第二路IQ信号送入检测处理模块进行自相关计算得到自相关值，再将所述自相关值输入置门限判决模块，当自相关值的绝对门限条件和相对门限条件同时成立时判决信号存在，输出检测标记，同时第二路计数器一直随着第二路IQ信号传递至下一级处理模块并计数；S4、将检测标记和延时后的第一路IQ信号输入到数据选择输出模块，通过数据选择输出模块判断检测标记是否满足条件，若满足条件，输出延时后的第一路IQ信号，将其送入解调译码模块得到最终信息。2.根据权利要求1所述的针对短前导码的信号检测方法，其特征在于，步骤S3所述第二路IQ信号送入检测处理模块具体为：S31、第二路IQ信号送入匹配滤波器获得最大信噪比的第二路IQ信号；S32、将所述最大信噪比的第二路IQ信号进行滑窗累加得到累加后的第二路IQ信号；S33、将所述累加后的第二路IQ信号输入到自相关处理模块进行自相关计算得到自相关值；S34、将自相关值输入到滑窗累加模块，得到累加后的自相关值。3.根据权利要求2所述的针对短前导码的信号检测方法，其特征在于，步骤S32具体为：对所述最大信噪比的第二路IQ信号进行滑窗累加处理，累积信息能量，以改善信噪比；窗口长度为3，处理方式如下：IQ_acc（n）=∑
nn+2 IQ_MF（n），IQ_MF为滤波处理后的信号，IQ_acc为滑窗累加处理后的信号，n为自然数。4.根据权利要求3所述的针对短前导码的信号检测方法，其特征在于，步骤S33进一步为：S33a、将累加后的第二路IQ信号的实部IQ_acc_re和虚部IQ_acc_im分别取符号位，其中sign_re为实部的符号位，sign_im为虚部的符号位；若为正取1，反之则取
‑
1；S33b、将第二路IQ信号的实部和虚部取等，采用UW表示前导码的实部和虚部，取其符号位sign_UW，若为正取1，反之取
‑
1；S33c、将数据和前导...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，杨婷婷，朱邦兵，赖海光，
申请(专利权)人：南京控维通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：