一种利用线性调频头确定载波数据位置的方法与流程

本发明涉及通信，具体涉及一种利用线性调频头确定载波数据位置的方法。

背景技术：

1、线性调频信号(lfm)是指瞬时频率随时间成线性变化的信号，因为其占用的频带宽度远大于信息带宽，所以可以获得很大的系统处理增益，在雷达、声纳技术中应用广泛，该技术可以加大通信距离，提高平均发射功率，保证信号有效传输。基于这种性能，将其用作载波信号的接收同步头，可以提升传输信号被检测到的概率，从而利于整个信号的检测。

2、但在信噪比较低的情况下，线性调频信号下使用相关性进行检测同步头会因为噪声导致同步头偏移问题和检测不到的问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有的问题，提供了一种线性调频同步头检测的方法，使得通信系统能够更加准确地检测到传输信号的起点，保证通信的成功。

2、本发明所述的粗同步和细同步都采用相同的线性调频(lfm)信号，在振幅归一化条件下，码元可以根据相位不同，表述为k是线性调频率，单位是hz/s，t为时间变量。

3、在连续接收多个码元后，根据码元之间的关联性，来判断粗同步和细同步是否成功。

4、本发明方法包括以下步骤：

5、s1：系统根据所接收的信号，采用前后码元互相关的方法确定整个过程中的互相关系数m，找到粗同步成功位置。

6、s101：粗同步最小值的确定；

7、如果互相关系数m满足粗同步最小值阈值cmin_th，则计数器开始计数，当满足一定数量要求时，则判断为粗同步最小值cmin。

8、s102：粗同步最大值的确定；

9、在s101判断完成后，继续判断，如果互相关系数满足粗同步最大值阈值cmax_th，则计数器开始计数，当满足一定数量要求时，则判断为粗同步的最大值cmax。

10、s103：粗同步完成信号c1的判定；

11、为保证粗同步最大值的正确性，在s102基础上，继续在随后的1个码元继续找满足粗同步最大值阈值cmax_th，一旦计数器满足一定数量要求时，则判断为粗同步完成信号c1。

12、s2：粗同步完成信号c1有效后，开始细同步检测；

13、s201：串行进入的下一个码元，从此码元开始判断细同步。

14、首先，该码元的数据根据中线值进行二值化处理，得到b(例如，到来的码元数据范围是0到16383，则中线值为8192)，随后，将数据进行累加，累加使用公式为：

15、

16、式中：f为细同步的数据值，a为本地固定数据，b为输入码元二值化后的数据。f为计算后的值，因为是串行数据进入，所以f值会有n个，下面将从f中寻找最大值，即进行细同步码元1的检测。

17、细同步码元1检测：记录该码元内相关性最大值m1及最大值位置p1；

18、s202：根据s201中的m1和p1，在本码元中找等于p1位置的值，并将细同步成功的位置c2置高电平。

19、因为根据实际测试，当信噪比很低的时候，有时候会找不到数据码元的起始位置，那么就用c2后面的点作为数据码元的起始位置，因为数据码元会有纠错和冗余社子和，通过纠错也能正确进行数据处理，但如果没有任何细同步完成信号，则数据码元的纠错也无法开始。

20、同时，也要依据与步骤s201相同的计算方法，串行检测细同步码元2：记录该码元内相关性最大值m2及最大位置p2；

21、s203:根据m1和m2，计算相关性平均值m_average，计算最大值的平均位置p_average；

22、s204：细同步码元3检测：

23、当细同步码元3的实时位置p小于等于p_average，且同时满足实时数值m对应的值大于0.7倍的m_average时，则说明找到了线性调频信号的精确位置，同时复位系统其他模块，因为s202中的c2会启动系统其他模块，在此进行复位，则其他模块会重新工作，并重新置位c3。若不满足上述条件，则重复步骤s204直到满足条件。

24、如果系统找到了c2或者c3，则认为同步成功，其后的数据为实际载波数据。

25、进一步地，所述步骤s1前后码元互相关的方法如下：

26、所述的线性调频同步头中的粗同步码元共有6个，粗同步码元的排列顺序为

27、其公式为：

28、

29、式中，m为互相关系数。

30、

31、

32、式中，l等于总采样点数；rn指时间范围内的上一个码元内的第n个点；rn+l-1指时间范围内的下一个码元的第n个点，两个数据相差l-1。

33、进一步地，所述的细同步码元共有3个，同步码元的排列顺序为

34、本发明的有益效果为：同步技术是数字通信系统中非常重要的技术，本发明通过分别判断粗同步和细同步的位置，一步步找到数据码元的准确位置，为收发双方的同步通信互联提供支撑。本发明提供的同步方式，能够在信噪比极低的情况下，仅能找到一个同步码元最大值的时候，也能正确解析数据，提高了通信系统的可靠性。

技术特征：

1.一种利用线性调频头确定载波数据位置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用线性调频头确定载波数据位置的方法，其特征在于，所示粗同步码元和细同步码元都采用线性调频(lfm)信号，线性调频信号是指瞬时频率随时间成线性变化的信号；在振幅归一化条件下，表述为k是线性调频率，单位是hz/s，t为时间变量。

3.根据权利要求1所述的一种利用线性调频头确定载波数据位置的方法，其特征在于，所述的线性调频同步头中的粗同步码元共有6个，粗同步码元的排列顺序为

4.根据权利要求1所述的一种利用线性调频头确定载波数据位置的方法，其特征在于，所述的细同步码元共有3个，同步码元的排列顺序为

5.根据权利要求1所述的一种利用线性调频头确定载波数据位置的方法，其特征在于，所述步骤s1前后码元互相关的方法如下：

6.根据权利要求1所述的一种利用线性调频头确定载波数据位置的方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的一种利用线性调频头确定载波数据位置的方法，其特征在于，所述步骤s2具体步骤如下：

8.根据权利要求1所述的一种利用线性调频头确定载波数据位置的方法，其特征在于，所述的线性调频同步头中要有6个粗同步码元和3个细同步码元。

技术总结
本发明公开了一种利用线性调频头确定载波数据位置的方法，属于通信技术领域。其技术方案包括以下步骤：S1：系统根据所接收的信号，采用前后码元互相关的方法确定整个过程中的互相关系数M，找到粗同步成功位置。S101：粗同步最小值的确定；S102：粗同步最大值的确定；S103：粗同步完成信号C1的判定。S2：粗同步完成信号C1有效后，开始细同步检测。本发明通过分别判断粗同步和细同步的位置，一步步找到数据码元的准确位置，为收发双方的同步通信互联提供支撑。本发明提供的同步方式，能够在信噪比极低的情况下，仅能找到一个同步码元最大值的时候，也能正确解析数据，提高了通信系统的可靠性。

技术研发人员：徐剑英,季册,于景润,孙合胜,王毓
受保护的技术使用者：青岛鼎信通讯股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13