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专利号: 202011264867X
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Costas序列的短波通信时频联合同步方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、接收端接收信号,并对接收信号进行预处理,将一维时域信号转换为二维时频信号,得到预处理后的接收信号;

S2、通过短时傅里叶变换STFT将预处理后的接收信号处理为时频资源序列;

S3、采用与数据帧中的Costas序列相同的Costas序列,利用滑动窗口法检测时频资源序列中是否含有有效信号,若含有有效信号,则执行步骤S4‑S5,若不含有有效信号,则忽略此时频资源序列;

S4、根据Costas序列的自相关函数计算时延与频偏估计值,再使用能量重心法对估计值进行优化,得到优化后的时延与频偏估计值,根据优化后的时延与频偏估计值进行信号解调,实现信号同步;

S5、信号同步后,继续使用Costas序列进行下一时频资源块的同步跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种基于Costas序列的短波通信时频联合同步方法,其特征在于,通过短时傅里叶变换STFT将接收信号处理为时频资源序列,具体包括:首先计算接收信号的离散短时傅里叶变换STFTs(n,k),则一个码元时间内的频域能量分布表示为:X(W)N2

=SPECx(n,k)=|STFTx(n,k)|,SPECx(n,k)为谱图,谱图表示为STFT变换模值的平方,当短时傅里叶变换中窗函数的移动步长ΔL等于窗函数窗口长度L时,X(W)1~X(W)N表示为时频资源序列,其中,s表示原始接收信号,n表示时间的离散取值,k表示频率的离散取值,且0≤k≤N‑1,x表示接收信号的时域表达x(t),N为码元编号,表示第N个码元。

3.根据权利要求1所述的一种基于Costas序列的短波通信时频联合同步方法,其特征在于,接收信号的离散短时傅里叶变换STFTs(n,k)的计算公式包括:其中,n表示时间的离散取值,k表示频率的离散取值,且0≤k≤N‑1,x(m)为接收信号的离散表示,g(m‑n)为窗函数的离散表示,窗函数随着n的变化会移动位置,m表示离散化的时间,码元 Ωk为第k个频率变量,且频率变量Ω=ωT,ω表示角频率,T为采样间隔。

4.根据权利要求1所述的一种基于Costas序列的短波通信时频联合同步方法,其特征在于,检测时频资源序列中是否含有有效信号包括:计算一个同步序列长度内的频域能量和P,若在指定范围内,存在P大于判决门限Z,则认为存在有效信号,否则认为无有效信号,其中,P的计算公式如下:

其中,P表示一个同步序列长度内的频域能量和,n表示Costas序列的阶数,即同步序列长度,a为码元起始位置,c为Costas序列的相对位置,X(W)N表示第N个码元的频谱特性,为码元N的频谱图中的能量峰值。

5.根据权利要求1所述的一种基于Costas序列的短波通信时频联合同步方法,其特征在于,检测时频资源序列中是否含有有效信号,具体包括:用Costas序列在接收信号的时频资源序列上沿时间轴和频率轴移动,利用Costas序列的自相关性确定数据帧的有效信号,如果数据帧中含有Costas序列,则该数据帧中含有有效信号,如果数据帧中不含有Costas序列,则该数据帧中不含有有效信号。

6.根据权利要求1所述的一种基于Costas序列的短波通信时频联合同步方法,其特征在于,还包括构造Costas序列,构造Costas序列包括:首先基于有限域理论的构造方法构造出Costas序列,然后联合Costas序列的截短和增长法则对Costas序列的阶数进行调整,构造出所需阶数的Costas序列。

7.根据权利要求1所述的一种基于Costas序列的短波通信时频联合同步方法,其特征在于,时延与频偏估计值的计算方式包括:确定Costas序列和接收信号序列的自相关函数,在Costas序列遍历时间轴与频率轴的过程中,将自相关函数峰值处的坐标(τ,f)作为时延与频偏估计值,其中,Costas序列和接收信号序列的自相关函数为:其中,corrC,S(τ,f)为Costas序列C和接收信号序列S的自相关函数,S为做STFT运算后的接收信号,τ表示Costas序列沿时间轴的移动单位,f表示Costas序列沿频率轴的移动单位,n为Costas序列长度,ci,j和si,j为Costas序列二维表示的对应坐标值,Ci Si为Costas序列的一维表示的对应坐标值。