一種基于超長序列擴頻調制解調技術的實現(xiàn)

2015-02-06 06:21:42

移動通信 2015年12期

（中國電子科技集團公司第七研究所，廣東廣州 510310）

1 引言

擴頻通信被廣泛地應用于現(xiàn)代商用和軍事通信領域。擴頻通信由于自身優(yōu)良的抗截獲和抗干擾性能，成為軍事通信對抗領域的一個研究熱點。選擇超長偽碼序列可以增加隱蔽性，降低截獲率。長碼直擴信號的偽碼周期遠大于符號周期，改變了偽碼的周期和相關特性，使參數(shù)估計難度增大，破譯難度更高。對長偽碼序列實施波形重合干擾也幾乎不可能，有的偽碼序列周期長達10年之久。本文將對超長序列擴頻通信的相關研究及仿真實現(xiàn)進行詳細的介紹。

2 設計與實現(xiàn)

2.1 擴頻解擴基本原理

擴頻解擴原理框圖如圖1所示：

圖1 擴頻解擴原理框圖

假設采用BPSK的調制信號，調制信號為s(t)，發(fā)射端的擴頻碼為c(t)，接收端的擴頻碼為c'(t)，在擴頻沒有同步的時候，c(t)和c'(t)是不一致的。

解擴的目的是保持c(t)和c'(t)的一致，此時RX(t)=c(t)×s(t)×cosw0t×c'(t)，當c(t)和c'(t)一致時，則有：RX(t)=c(t)2×s(t)×cosw0t。

數(shù)字調制時，c(t)取值為±1。則RX(t)=s(t)×cosw0t，即同于發(fā)射端的調制信號，此時只需要在后面進行解調處理即可。

數(shù)字擴頻解擴波形如圖2所示：

圖2 數(shù)字擴頻解擴波形圖

實際情況是收信號c(t)和發(fā)信號c'(t)都是采用本地時鐘，所以會導致c(t)和c'(t)不一致的問題，解擴的同步就是需要考慮c'(t)如何與c(t)保持同步的問題。

2.2 基于載波同步的擴頻解擴實現(xiàn)

擴頻解擴有多種實現(xiàn)方式，如發(fā)射參考信號法、最大似然接收法、串行捕獲法等。下面討論基于載波恢復的擴頻同步方法的實現(xiàn)。獲取發(fā)射信號的載波信息，可以采用科斯塔斯環(huán)載波同步的方法實現(xiàn)，具體如圖3所示。

圖3 科斯塔斯環(huán)載波同步原理圖

接收到的信號為：

在環(huán)路鎖定的情況下，DDS輸出的兩路本地載波分別為：

式中，θ是DDS輸入已調信號載波與輸出信號之間相位的差值，一般是一個很小的數(shù)值。

接收信號與V1、V2信號相乘得到V3、V4：

經過低通濾波LPF后，得到V5、V6：

V5、V6相乘產生的誤差信號是Vd：

它通過環(huán)路濾波器濾波后來控制DDS輸出的相位和頻率信息，使穩(wěn)態(tài)相位誤差減小到很小的數(shù)值，最終沒有頻差（即wc同頻）。此時DDS的輸出就是所需的同步載波。

基于載波恢復的解擴實現(xiàn)原理如圖4所示。

圖4 基于載波恢復的解擴實現(xiàn)原理框圖

解擴步驟：

（1）接收信號通過科斯塔斯（COSTAS）載波恢復模塊，恢復接收信號的載波cosw0t。

（2）將cosw0t和原來的信號相乘后，得RX(t)=c(t)×s(t)×cosw0t×cosw0t，通過低通濾波器濾除高頻分量，得RX(t)=c(t)×s(t)，即接收信號的擴頻碼和調制序列的乘積。將擴頻碼通過與本地的擴頻序列做相關運算，得到相關峰，即可得到發(fā)送方的擴頻碼和起始位置。雙方采用相同的擴頻碼，在恢復出起始位置的情況下，恢復出發(fā)送方的擴頻序列c(t)。

（3）將c(t)與接收信號相乘，RX(t)=c(t)2×s(t)×cosw0t，c(t)取值為±1。此時RX(t)=s(t)×cosw0t即為調制信號，送給后端做解調處理。