突发帧捕获方法、装置及设备与流程

本发明主要涉及到信号捕获，尤其是一种突发帧捕获方法、装置及设备。

背景技术：

1、tdma（time division multiple access）系统和陆地蜂窝无线电以及一些星地通信系统等应用中采用了突发通信的方式传输数据，一般地在突发通信系统中为了接收端能够快速进行载波频差和位偏差的估计，通常在每个突发帧携带已知的前导字，即导频序列，接收端利用该已知的导频序列对突发信号进行捕获，即信号到达检测和接收信号的相位和频率的粗估计，突发信号的捕获既可以在时域上实现，又可以在频域上实现，而频域算法相比于时域算法具有更好的噪声抑制能力，适合于低信噪比环境。但在目前的频域捕获算法中，其一是针对高阶调制信号的捕获会存在大量的乘法等非线性运算而导致计算量较大，捕获时间过长等问题，其二是大部分的捕获算法只适合针对某一种具体场景下的捕获，不具备可灵活配置等缺陷。因此亟待提出一种计算量较小且可支持在线灵活配置的信号快速捕获的方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的技术问题，本发明提出一种突发帧捕获方法、装置及设备。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供一种突发帧捕获方法，包括：

4、（1）发送端发送突发帧：将突发帧转换为射频信号后发送出去；

5、（2）接收端捕获突发帧：接收射频信号，捕获突发帧中的导频段信号以估计出突发帧的起始点和多普勒频偏。

6、另一方面，本发明提供一种突发帧，所述突发帧包括导频段比特信息和数据段比特信息，所述导频段中的导频段比特信息为全“0”比特信息。

7、本发明提供一种发送端发送突发帧的方法，包括：

8、(1.1) 将突发帧中导频序列的全“0”比特信息经过双极性iq变换后变成了全“+1”,将突发帧中数据段比特信息经过双极性iq变换后变成了含“+1”和“-1”的有效信息；

9、(1.2) 对步骤（1.1）处理后的突发帧进行载波调制变到射频信号后发送出去，其中经载波调制后发送出去的突发帧中导频段对应的射频信号为一段不包含有效调制信息的单频载波信号和一段包含有效调制信息的频带信号。

10、作为优选实施方案，提供一种接收端捕获突发帧的方法，包括：

11、（2.1）接收射频信号；

12、（2.2）将接收到的射频信号经过射频下变频到中频信号；

13、（2.3）对中频信号进行adc采样，得到中频采样信号；

14、（2.3）对中频采样信号进行数字下变频到零中频，得到零中频数字信号；

15、（2.4）零中频数字信号进入缓存，并对缓存中的零中频数字信号进行计数；

16、（2.5）实时判断当前进入缓存的零中频数字信号数目是否达到当前设定数目，如达到则转步骤（2.6），如未达到则继续等待，直至当前进入缓存的零中频数字信号数目达到当前设定数目；

17、（2.6）从缓存中提取当前设定数目的零中频数字信号，用于fft计算，求得当前段信号的fft的峰值peek、均值mean、峰值索引idx和对应的数据段计数值cnt；

18、（2.7）根据峰值peek与均值mean求峰均比，求得的峰均比与捕获成功峰均比门限threshold做比较，判断突发帧是否捕获成功，如突发帧捕获成功，转步骤（2.8）；如突发帧捕获失败则转步骤（2.5）继续下一次循环捕获；

19、（2.8）根据峰值索引idx计算捕获得到的多普勒频偏结果fdopper，且根据数据段计数值cnt和预先设置的一帧突发帧对应的信号长度frame_len配置当前捕获到的突发帧的起始点和终止点，转步骤（2.9）；

20、（2.9）将得到的多普勒频偏结果fdopper以及完整的一帧突发帧的采样点数据作为捕获结果输出，然后进入步骤（2.5）继续下一次循环捕获。

21、另一方面，本发明提供一种突发帧捕获装置，用于捕获突发帧中的导频段信号以估计出突发帧的起始点和多普勒频偏，包括：

22、接收天线，用于接收来自发送端发送过来的射频信号；

23、射频下变频模块，用于将接收到的射频信号经过射频下变频到中频信号；

24、adc中频采样模块，用于对中频信号进行adc采样，得到中频采样信号；

25、数字下变频模块，用于对中频采样信号进行数字下变频到零中频，得到零中频数字信号；

26、存储模块，用于储存零中频数字信号；

27、采样点计数模块，用于对进入存储模块的零中频数字信号进行计数；

28、采样点计数器控制模块，用于判断当前进入存储模块的零中频数字信号数目是否达到当前设定数目；

29、fft模块，用于fft计算；

30、控制与调度模块，用于配置信号捕获采样点起始值sp、信号捕获搜索步进值step、捕获相干积分长度 cor_len，一帧突发帧对应的信号长度frame_len，捕获成功峰均比门限threshold；用于获取采样点计数器控制模块的判断结果，从存储模块中提取当前设定数目的零中频数字信号至fft模块；通过fft模块得到当前段信号的fft的峰值peek、均值mean、峰值索引idx和对应的数据段计数值cnt；根据峰值peek与均值mean求峰均比，求得的峰均比与捕获成功峰均比门限threshold做比较，判断是否捕获成功；根据峰值索引idx计算捕获得到的多普勒频偏结果fdopper，且根据数据段计数值cnt和预先设置的一帧突发帧对应的信号长度frame_len配置当前捕获到的突发帧的起始点和终止点，将得到的多普勒频偏结果fdopper以及完整的一帧突发帧的采样点数据作为捕获结果输出。

31、另一方面，提供一种突发帧捕获设备，包括：

32、发送端，用于将突发帧转换为射频信号后发送出去；

33、接收端，用于接收射频信号，捕获突发帧中的导频段信号以估计出突发帧的起始点和多普勒频偏。

34、进一步地，所述接收端包括突发帧捕获装置。

35、相比现有技术，本发明的技术效果：

36、针对当前突发信号的捕获算法复杂度高且不支持灵活配置等问题，本发明通过在发射段的帧格式的前导字采用单载波调试方式，这样在接收段仅需进行fft即可快速捕获到突发帧，且在接收段可以通过在线配置方式配置fft相干积分长度、信号捕获搜索步进、以及帧长等参数，这样一套方法流程通过配置就可以支持多种场景下的信号的快速捕获，进一步地，通过对当前捕获到的突发帧是否完整的判断，能够确保捕获到的突发帧信号的完整性。

技术特征：

1.突发帧捕获方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的突发帧捕获方法，其特征在于，所述突发帧包括导频段比特信息和数据段比特信息，所述导频段中的导频段比特信息为全“0”比特信息。

3.根据权利要求2所述的突发帧捕获方法，其特征在于，包括：所述发送端发送突发帧的方法包括：

4.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的突发帧捕获方法，其特征在于，所述步骤（2.7）中，如峰均比大于捕获成功峰均比门限threshold则认为突发帧捕获成功，突发帧捕获成功代表当前段信号包含突发帧帧头；峰均比小于捕获成功峰均比门限threshold则认为突发帧捕获失败，突发帧捕获失败则代表当前段信号不包含突发帧帧头。

5.根据权利要求4所述的突发帧捕获方法，其特征在于，所述步骤（2.9）中，先进行完整的突发帧判断，根据步骤（2.8）配置的当前捕获到的突发帧的起始点和终止点以及采样点计数，判断步骤（2.6）从存储模块中取出当前设定数目的零中频数字信号是否包含完整的一帧突发帧的采样点，如包含完整的一帧突发帧的采样点，则将得到的多普勒频偏结果fdopper以及完整的一帧突发帧的采样点数据作为捕获结果输出，然后进入步骤（2.5）继续下一次循环捕获。

6.根据权利要求5所述的突发帧捕获方法，其特征在于，所述步骤（2.9）中，如判断步骤（2.6）从存储模块中取出当前设定数目的零中频数字信号没有包含完整的一帧突发帧的采样点，则确定突发帧中还缺少的采样点数目，等待进入缓存中的零中频数字信号，直至获得完整的一帧突发帧的采样点，则将得到的多普勒频偏结果fdopper以及完整的一帧突发帧的采样点数据作为捕获结果输出，然后进入步骤（2.5）继续下一次循环捕获。

7.根据权利要求4所述的突发帧捕获方法，其特征在于，所述步骤（2.5）中，当前设定数目的设置方法是：如当前是初次进行突发帧捕获，则当前设定数目为预设的捕获相干积分长度cor_len加上信号捕获采样点起始值sp；如当前是次突发帧捕获，其中，则当前设定数目为预设的捕获相干积分长度cor_len加上信号捕获采样点起始值sp再加上倍的信号捕获搜索步进值。

8.突发帧捕获装置，其特征在于，用于捕获突发帧中的导频段信号以估计出突发帧的起始点和多普勒频偏，包括：

9.突发帧捕获设备，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的突发帧捕获设备，其特征在于，所述突发帧包括导频段比特信息和数据段比特信息，所述导频段中的导频段比特信息为全“0”比特信息。

技术总结
本发明提出一种突发帧捕获方法、装置及设备，其中发送端将突发帧转换为射频信号后发送出去；接收端接收射频信号，捕获突发帧中的导频段信号以估计出突发帧的起始点和多普勒频偏。发送端发送的突发帧格式的前导字采用单载波调试方式，这样在接收端仅需进行FFT即可快速捕获到信号，接收端通过在线配置方式配置FFT相干积分长度、信号捕获搜索步进以及帧长等参数，捕获突发帧中的导频段信号以估计出突发帧的起始点和多普勒频偏。本发明可以支持多种场景下的信号的快速捕获。

技术研发人员：彭强,刘志刚,聂洪山,卢再奇,朱辉龙
受保护的技术使用者：湖南中电星河电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15