【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高动态场景下的无线通信，具体是指一种在低信噪比和高动态同时存在的条件下的突发信号的帧同步方法。
技术介绍
1、突发通信广泛应用于军事、卫星领域中，具有不知信号何时到来，不知信号持续时间，不知信号何时结束的特点。当进行参数估计、调制识别、解调时，经常假设信号已经被接收。但实际上，如何检测接收到的数据中是否存在目标信号，并确定目标信号的开始和结束时刻，是突发信号处理中的一项重要任务。
2、帧同步是突发通信系统中的关键操作之一，它表明了数据流中信息数据的边界。为了在接收端实现帧同步，要在每个突发信号的头部添加前导码。前导码通常由两段组成：比特定时恢复(btr)字和唯一字(uw)。它们分别用于比特定时恢复和帧同步。然而，突发信号的帧同步面临着很多挑战。一方面突发信号长度可能非常短，或者两个相邻突发之间的间隔可能非常小。这些情况增加了突发信号捕获和帧同步的难度；另一方面，由于传输时收发两端的高动态变化，接收信号中不可避免地存在较大的多普勒频偏，造成信号的变形，使得信号帧同步失败。
3、相关估计和最大似然估计是解决上述问题的两个关键思想，最大似然估计性能优于相关估计，但计算量大，复杂度高，在突发通信中不适用。相关估计因操作简单，便于硬件实现而广受欢迎。相关估计利用了噪声的不相关特性，提高了信噪比。但相关规则对频率和相位非常敏感，当对接收信号进行差分处理以消除大频偏的影响时，差分操作会降低该算法的信噪比，即现有的相关规则不能同时克服高动态和低信噪比的环境的问题。
4、在业v公开的专利文献中，例
5、又例如，中国专利技术专利申请202110250441公开了一种帧同步方法、装置、电子设备和存储介质，对每一时刻获取的接收数据，方法包括：对当前时刻的接收数据利用差分相关计算，得到当前时刻对应的差分相关序列；获取表征sof序列的差分相关信息的本地相关序列；对当前时刻对应的差分相关序列中各数据进行相位判断得到符号序列；对本地相关序列和符号序列进行异或处理得到判决值；将判决值与预设阈值进行比较，得到当前时刻帧起始位置的捕获结果。本专利技术将接收数据先进行差分相关计算，可提高算法的抗频偏特性，因此在具有频偏的情况下可提高帧起始位置的检测概率。仅采用接收数据的符号位和本地相关序列相关求取判决值，可有效降低计算复杂度，降低资源占用，且便于算法的硬件实现。
6、再例如，中国专利技术专利申请号200910148394.4公开了涉及一种ofdm系统的帧同步方法，包括：(a)对接收信号序列与本地同步信号序列进行分段互相关运算，并对结果进行归一化，得到归一化的分段互相关结果corr_cross(k)；(b)对归一化的分段互相关结果corr_cross(k)进行自相关运算，并对结果进行归一化，得到归一化的自相关结果corr_auto(k)；(c)对归一化的自相关结果corr_auto(k)进行差分运算，得到差分运算结果diff_value(k)，取diff_value(k)过预设门限的第一个峰值点作为帧的起始位置；(d)根据步骤(c)所确定的帧起始位置调整接收信号序列位置，输出同步后的接收信号。本专利技术的帧同步方法不仅可以工作在多径信道，而且可以对抗较大的载波频偏。
7、以上公开的专利技术专利申请均存在操作过程中将会降低该算法的信噪比，也不能克服高动态和低信噪比的环境的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于高动态下的突发通信的复合差分帧同步算法。
2、所述用于高动态下的突发通信的复合差分帧同步算法，包括如下步骤：
3、步骤1：对接收信号进行差分处理，在高动态场景下，频偏对帧同步的影响不可忽略，需要对接收信号进行差分处理来削弱频偏的影响，得到差分序列；
4、步骤2：并行处理多组差分序列，对步骤1进行重复操作，每次差分的区别在于差分的延迟周期不同，即得到多组延迟周期不同的差分序列，再分别对每组差分序列进行滑动相位，经过相对应的滤波器，以其中的最大值作为该差分序列经过滤波器的互相关值；
5、步骤3：联合分析所有互相关值，分析影响帧同步成功的因素，根据互相关值和噪声功率设计判决门限，然后对所有的互相关值进行加权平均，再将结果与门限进行比较，判断信号是否到来；
6、步骤4：对信号帧位置进行估计，在高于门限的部分中选择最大值，该值对应的位置即为帧同步位置。
7、进一步地，步骤1中，所述接收信号差分处理，在高动态场景下，频偏对帧同步的影响不可忽略，需要对接收信号进行差分处理来削弱频偏的影响，得到差分序列：
8、以gmsk信号为突发通信的具体调制信号，假设发送信号中用于帧同步的uw部分为s(t)，表示为下式(1)：
9、
10、相位信息如下式(2)
11、
12、其中：in表示信号码元，h为gmsk信号的调制指数，tb为码元周期，q(t)是高斯滤波器的冲激响应的积分函数，t为时刻，k为整数，其取值范围为(-∞，n]，接收信号r(t-τ)表示为下式(3)：
13、
14、其中：fd(t)为多普勒频偏，由固定频偏和可变频偏组成，固定频偏主要由发送天线和接收天线之间的速度差引起，而可变频偏则由传输过程中信号速度的变化引起，θ是相偏，主要源于发射端和接收端之间初始载波相位的差异，n(t)是均值为0，双边功率谱密度为n0/2的高斯过程，τ表示传输延迟，接收端无法直接识别信号起始点和最佳采样时刻，帧同步需要估计出τ的值；
15、取与冲激响应持续时间相同的长度r(t)，受差分思想启发，将信号差分后得下式(4)：
16、
17、其中：δθ(t；k)＝fd(t)t-fd(t-ktb)(t-ktb)……(5)，
18、
19、进一步地：步骤2中，并行处理多组差分序列，对步骤1进行重复操作，每次差分的区别在于差分的延迟周期不同，即得到多组延迟周期不同的差分序列，再分别对每组差分序列进行滑动相位，经过相对应的滤波器，以其中的最大值作为该差分序列经过滤波器的互相关值：
20、鉴于uw被接收端已知，能够在接收端设计出冲激响应为hk(t)的滤波器，hk(t本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于高动态下的突发通信的复合差分帧同步算法，包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述用于高动态下的突发通信的复合差分帧同步算法，步骤1中，所述对接收信号进行差分处理，在高动态场景下，频偏对帧同步的影响不可忽略，需要对接收信号进行差分处理来削弱频偏的影响，得到差分序列：
3.按照权利要求1所述用于高动态下的突发通信的复合差分帧同步算法，步骤2中，所述并行处理多组差分序列，对步骤1进行重复操作，每次差分的区别在于差分的延迟周期不同，即得到多组延迟周期不同的差分序列，再分别对每组差分序列进行滑动相位，经过相对应的滤波器，以其中的最大值作为该差分序列经过滤波器的互相关值：
4.按照权利要求1所述权利要求1所述用于高动态下的突发通信的复合差分帧同步算法，步骤3中，联合分析所有互相关值，分析影响帧同步成功的因素，根据互相关值和噪声功率设计判决门限，对所有的互相关值进行加权平均，将结果与门限进行比较，判断信号是否到来：
5.按照权利要求1所述权利要求1所述权利要求1所述用于高动态下的突发通信的复合差分帧同步算法，步骤4中，所述估计信号帧位置
...【技术特征摘要】
1.一种用于高动态下的突发通信的复合差分帧同步算法，包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述用于高动态下的突发通信的复合差分帧同步算法，步骤1中，所述对接收信号进行差分处理，在高动态场景下，频偏对帧同步的影响不可忽略，需要对接收信号进行差分处理来削弱频偏的影响，得到差分序列：
3.按照权利要求1所述用于高动态下的突发通信的复合差分帧同步算法，步骤2中，所述并行处理多组差分序列，对步骤1进行重复操作，每次差分的区别在于差分的延迟周期不同，即得到多组延迟周期不同的差分序列，再分别对每组差分序列进行滑动相位，...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭文彬，彭江旺，孙境鸿，王文博，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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