專利名稱：多模式自適應直擴通信系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多模式自適應直擴通信系統(tǒng)及其方法，該發(fā)明應用于大動 態(tài)極低信噪比下，支持語音和低速數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖殖滞ㄐ畔到y(tǒng)。
背景技術：
在傳統(tǒng)的直擴通信系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)的性能，只能根據(jù)最惡劣的信道 情況選擇相對較高擴頻比的調制方式，才能保證在整個通信過程中系統(tǒng)傳輸?shù)?可靠性。但信道情況最惡劣的時段在整個通信時段內是很短的，這就造成了極 大浪費。另外在無線移動通信系統(tǒng)中，由于收發(fā)節(jié)點相對移動以及周圍無線電 波干擾等原因導致信道時變，這也使得直擴通信系統(tǒng)不可能一直使用低擴頻比 的通信模式，否則將產生嚴重誤碼。為了提高系統(tǒng)通信容量，避免誤碼率提高， 可以采用多模式自適應直擴通信技術，也就是根據(jù)不同信道條件，相應改變擴 頻比，將系統(tǒng)誤碼性能始終保持在一定門限以下，使其在信道編解碼系統(tǒng)容忍 范圍之內，從而達到正確接收的目的。
本發(fā)明對傳統(tǒng)固定擴頻比直擴通信系統(tǒng)進行了改進，在發(fā)送端添加了自適 應模式選擇模塊，依據(jù)接收端回傳的模式切換信息以及發(fā)送端業(yè)務需求信息， 對發(fā)送數(shù)據(jù)實現(xiàn)不同擴頻比的自適應調制。在接收端則增加了自適應多擴頻比 碼跟蹤環(huán)路和信噪比估計模塊，并按照一套接收流程，完成對各種擴頻比信號 的自適應接收。該方法對信道條件能及時做出估計，并自適應選擇適當擴頻比 的傳送模式傳輸。該方法和裝置具有性能穩(wěn)定、配置靈活、擴展性良好等優(yōu)點。 本發(fā)明所涉及的技術屬于自適應調制解調技術范疇，是當今無線通信研究之熱 點，也是下一代無線通信系統(tǒng)的發(fā)展方向。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種在大動態(tài)極低信噪比下實現(xiàn)可靠通信，并能依據(jù) 信道環(huán)境自適應調整通信模式的多模式自適應直擴通信系統(tǒng)。 l.多模式自適應直擴通信系統(tǒng)發(fā)送端的方法包括以下步驟
1) 將數(shù)據(jù)送入串并變換模塊，BPSK模式I路數(shù)據(jù)流按照串行進入，Q路補 0; QPSK模式將數(shù)據(jù)流分成并行兩路，對于前后兩比特數(shù)據(jù)前一比特送I路，
后一比特送Q路發(fā)送；
2) 自適應模式選擇模塊在初始階段根據(jù)默認高擴頻比模式給出幀信息，在 系統(tǒng)運行中則根據(jù)回傳模式切換信息或者業(yè)務需求給出幀信息，并將其分解成
相應模式切換信號輸出給多擴頻比擴頻模塊；
3) 成幀模塊接收自適應模式選擇模塊給出幀信息，將其組成幀信息字段完成 成幀；
4) 根據(jù)自適應模式選擇模塊給出的模式切換信號，多擴頻比擴頻模塊對成幀 模塊的輸出進行指定模式擴頻；
5) 將擴頻后信號進行上變頻，并送入信道發(fā)送。
2.多模式自適應直擴通信系統(tǒng)接收端的方法包括以下步驟
1) 接收來自信道信號，對其進行模數(shù)變換、下變頻產生同相(I路)和正交(Q 路)信號，送給捕獲模塊和多擴頻比跟蹤模塊處理；
2) 根據(jù)系統(tǒng)復位模塊給出的系統(tǒng)復位信號，啟動或者重啟捕獲模塊，當捕獲 最大值超過自適應門限，則在相應時刻啟動并轉入多擴頻比跟蹤模塊；
3) 根據(jù)捕獲模塊給出的跟蹤啟動信號，啟動多擴頻比跟蹤模塊，進行單符號 累加，并給出符號周期指示信號；
4) 根據(jù)多擴頻比跟蹤模塊給出的符號周期指示信號，啟動解調模塊，對單符 號累加和進行參數(shù)估計、分隔符檢測、鎖相輸出等解調流程，最后輸出接收數(shù) 據(jù)；
5) 系統(tǒng)復位模塊接收來自捕獲模塊的捕獲錯誤信號、來自解調模塊的分隔符 檢測錯誤信號以及來自比特成幀模塊的接收完畢信號，產生系統(tǒng)復位信號，重 啟捕獲；
6) 模式切換模塊接收來自比特成幀模塊的幀信息控制信號，指揮多擴頻比跟 蹤模塊和解調模塊，使其在數(shù)據(jù)接收階段轉入相應模式和速率；
7) 信噪比估計模塊接收來自解調模塊的鎖相輸出數(shù)據(jù)，對其進行信噪比估 計，根據(jù)設定的模式選擇門限選擇一定發(fā)送模式，形成模式信息送基帶發(fā)送模
塊發(fā)送。
3.自適應模式選擇模塊的方法包括以下步驟
1) 回傳模式切換信息輸入；
2) 業(yè)務需求信息輸入；
3) 根據(jù)以上兩種輸入信息由幀信息組織模塊將其組成幀信息，并輸出給成幀 模塊；
4) 發(fā)送幀數(shù)計數(shù)模塊根據(jù)幀數(shù)配置輸入信息對發(fā)送幀數(shù)進行計數(shù)，完成發(fā)送 幀數(shù)之后則停止發(fā)送，等待接收回傳模式切換信息。
5) 模式切換信號產生模塊接收幀信息組織模塊輸出的幀信息，并將其轉換成
相應模式切換信號輸出給多擴頻比擴頻模塊，控制擴頻發(fā)送。 4.自適應多擴頻比跟蹤模塊的方法包括以下步驟
1) 接收來自下變頻的數(shù)據(jù)輸入；
2) 根據(jù)模式切換模塊輸出的速率切換信號，選擇高中低擴頻比單符號累加器 和高中低擴頻比碼產生器對信號解擴；
3) 高中低擴頻比單符號累加器將下變頻輸入數(shù)據(jù)但符號累加輸出；
4) 碼片誤差提取模塊根據(jù)單符號累加器輸出，計算產生碼片誤差；
5) 環(huán)路濾波模塊接收碼片誤差信號，對其進行濾波器并輸出控制信號，控制 高中低擴頻比碼產生器進行碼片步進。'
5 .信噪比估計模塊的方法包括以下步驟
1) 接收來解調模塊的解調鎖相輸出信號；
2) 根據(jù)BPSK/QPSK模式選擇信號，符號均值計算模塊對固定象限符號統(tǒng)計
其均值；
3) 根據(jù)BPSK/QPSK模式選擇信號和符號均值輸出信號，符號方差計算模塊
對固定象限符號統(tǒng)計其方差；
4) 信噪比計算模塊根據(jù)信號均值方差輸出:,計算接收信號信噪比，并將其減
去當前信號擴頻增益，恢復出接收信號的信噪比并輸出；
5) 傳送模式判決模塊根據(jù)接收信號的信噪比輸出信號，將其與設定好的模式 選擇門限比較，確定最佳的發(fā)送模式，并將其組成模式切換信息送基帶發(fā)送模
塊發(fā)送。
多模式自適應直擴通信系統(tǒng)發(fā)送端電路連接關系如下串并變換模塊與成 幀模塊、多擴頻比擴頻模塊相接；基帶接收模塊與自適應模式選擇模塊、成幀 模塊相接；基帶接收模塊與自適應模式選擇模塊、多擴頻比擴頻模塊相接。
多模式自適應直擴通信系統(tǒng)接收端電路連接關系如下捕獲模塊與系統(tǒng)復 位模塊、多擴頻比跟蹤模塊相接；多擴頻比跟蹤模塊與解調模塊、比特成幀模 塊、輸出緩存模塊相接；系統(tǒng)復位模塊與捕獲模塊、解調模塊和比特成幀模塊 相接；模式切換模塊與多擴頻比跟蹤模塊、解調模塊、比特成幀模塊相接；解 調模塊與信噪比估計模塊、基帶發(fā)送模塊相接。
自適應模式選擇模塊電路連接關系如下發(fā)送幀數(shù)計數(shù)模塊與幀信息組織 模塊、模式切換信號產生模塊相接。
多擴頻比跟蹤模塊電路連接關系如下高擴頻比單符號累加器與高擴頻比 碼產生器、模式切換模塊相接；中擴頻比單符號累加器與中擴頻比碼產生器、
模式切換模塊相接；低擴頻比單符號累加器與低擴頻比碼產生器、模式切換模 塊相接；碼片誤差提取模塊與環(huán)路濾波模塊、高擴頻比碼產生器相接；碼片誤 差提取模塊與環(huán)路濾波模塊、中擴頻比碼產生器相接；碼片誤差提取模塊與環(huán) 路濾波模塊、低擴頻比碼產生器相接。
信噪比估計模塊電路連接關系如下符號均值計算模塊與符號方差計算模 塊、信噪比計算模塊、傳送模式判決模塊相接。
本發(fā)明具有的有益效果包括以下幾個方面
1) 提出了一種大動態(tài)極低信噪比條件下，實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê脱b 置，具體在實施例中，選擇高擴頻比時擴頻增益為18dB條件下，根據(jù)BPSK/QPSK
兩種不同調制方式，分別實現(xiàn)了在-13/-11(18信噪比下無誤碼接收；
2) 對傳統(tǒng)固定擴頻比直擴系統(tǒng)進行了自適應改進，增加了發(fā)送端多擴頻比擴 頻模塊和自適應模式選擇模塊、接收端信噪比估計模塊和多擴頻比跟蹤模塊使 得接收端能將最合適的傳送模式回傳至發(fā)送端，自適應調整發(fā)送模式。這一方 法極大改善了直擴通信系統(tǒng)對不同信道的適應能力，提高了系統(tǒng)吞吐量。
3) 采用了由幀信息控制的多模式切換方法，實現(xiàn)了多種模式(BPSK/QPSK)， 多種擴頻比條件下數(shù)據(jù)的自適應接收。
圖1是多模式自適應直擴通信系統(tǒng)幀結構方框圖2是多模式自適應直擴通信系統(tǒng)發(fā)送端電路方框圖3是多模式自適應直擴通信系統(tǒng)接收端電路方框圖； 圖4是自適應模式選擇模塊電路方框圖； 圖5是多擴頻比跟蹤模塊電路方框圖； 圖6是信噪比估計模塊電路方框圖； 圖7是本發(fā)明的接收端時序方框圖；
具體實施例方式
本發(fā)明實現(xiàn)了多模式自適應直擴通信系統(tǒng)收發(fā)裝置。系統(tǒng)多模式自適應功 能實現(xiàn)，是依靠發(fā)送端多擴頻比擴頻模塊、自適應模式選擇模塊、接收端信噪 比估計模塊、多擴頻比跟蹤模塊聯(lián)合控制實現(xiàn)的。本發(fā)明中擴頻比分高中低三
檔，擴頻倍數(shù)分別是63、 31和15倍，對應的系統(tǒng)符號率分別是80k、 160k和 320k。本發(fā)明中所有模塊方法均在Altera公司的EP2S90F1020C5型號的FPGA 芯片中實現(xiàn)。系統(tǒng)采樣時鐘25.6MHz、擴頻碼片率高中低分別是5.04MHz、 4.96MHz、 4.80MHz。其中捕獲模塊采用匹配濾波器捕獲的一般算法，這里不做
贅逑，解調模塊也采用傳統(tǒng)的BPSK、 QPSK的鎖相解調方法的算法。本發(fā)明還 通過系統(tǒng)復位模塊，實現(xiàn)了在捕獲錯誤，信息解調錯誤以及解調完畢等狀態(tài)下 重啟捕獲的機制，為系統(tǒng)快速、準確捕捉空間信號提供了保障。
如圖1所示，多模式自適應直擴通信方法幀結構由擴頻前導101、參數(shù)估計 輔助前導102、分隔符103、幀信息104和傳送數(shù)據(jù)105共五部分組成。其中擴 頻前導部分發(fā)送全l符號，參數(shù)估計輔助前導字段是0、 l間隔符號用于解調頻 偏、相偏估計，分隔符采用相關性優(yōu)良的巴克碼序列，幀信息字段包括調制模 式、速率、幀長以及模式選擇回傳啟動信息位，以上字段均采用BPSK調制， 高擴頻比的擴頻方式；傳送數(shù)據(jù)字段則可以選擇BPSK或QPSK兩種調制方式， 高屮低三種擴頻方式發(fā)送。
如圖2所示，多模式自適應直擴通信系統(tǒng)發(fā)送端電路連接關系如下串并 變換模塊201與成幀模塊202、多擴頻比擴頻模塊相接203;基帶接收模塊204 與自適應模式選擇模塊205、成幀模塊相接；基帶接收模塊204與自適應模式選 擇模塊205 、多擴頻比擴頻模塊相接203 。
在實施例中，多模式自適應直擴通信系統(tǒng)發(fā)送端具體實施方式
如下將數(shù) 據(jù)送入串并變換模塊201 ， BPSK模式I路數(shù)據(jù)流按照串行進入，Q路補0， QPSK 模式將數(shù)據(jù)流分成并行兩路，對于前后兩比特數(shù)據(jù)前一比特送I路，后一比特送 Q路發(fā)送；自適應模式選擇模塊205接收來自基帶接收模塊204的回傳模式切 換信息，并將其組成幀結構中的幀信息104字段，同時將回傳模式切換信息轉 換成模式切換信號送給成幀模塊202和多擴頻比擴頻模塊203;將串并后的數(shù)據(jù) 送入成幀模塊202，添加輔助前導，并加入幀信息104字段；多擴頻比擴頻模塊 203根據(jù)自適應模式選擇模塊205給出的模式切換信號，決定不同擴頻比模式發(fā) 送；最后將擴頻后數(shù)據(jù)上變頻送入信道發(fā)送。
如圖3所示，多模式自適應直擴通信系統(tǒng)接收端電路連接關系如下捕獲 模塊301與跟蹤模塊302、系統(tǒng)復位模塊306相接；跟蹤模塊302與解調模塊 3(B、比特成幀模塊304、輸出緩存模塊305相接；系統(tǒng)復位模塊306與捕獲模 塊SOl、解調模塊303和比特成幀模塊304相接；模式切換模塊307與跟蹤模塊 302、解調模塊303、比特成幀模塊304相接；解調模塊303與信噪比估計模塊 308、基帶發(fā)送模塊309相接。
在實施例中，多模式自適應直擴通信系統(tǒng)接收端具體實施方式
如下接收 來自信道模塊的基帶模擬信號，對其采樣輸出I、Q兩路數(shù)字信號；捕獲模塊301
接收采樣輸出的I、 Q兩路數(shù)字信號對其進行捕獲，如果捕獲成功則輸出跟蹤啟
動信號，啟動多擴頻比跟蹤模塊302，否則輸出捕獲錯誤信號給系統(tǒng)復位模塊
306，由其產生復位信號重啟捕獲；多擴頻比跟蹤模塊302接收跟蹤啟動信號并 啟動跟蹤，對采樣輸出的I、 Q兩路信號進行碼片跟蹤，并輸出單符號固定滿幅 累加和以及符號周期翻轉信號；解調模塊303接收來自多擴頻比跟蹤模塊302 的單符號累加和以及周期翻轉信號，執(zhí)行解調流程，如果不能檢測到分隔符， 則輸出分隔符檢測錯誤信號給系統(tǒng)復位模塊306，重啟捕獲；否則繼續(xù)^成后續(xù) 解調，輸出解調結果以及單符號周期翻轉信號；比特成幀模塊304接收解調輸 出結果以及單符號周期翻轉信號，按照8比特一個單位的存儲結構對解調結果 進行組織，并將其送給輸出緩存模塊305緩存，并在完成幀信息解調之后，將 其轉換成調制模式、速率、幀長以及模式選擇回傳啟動信息位等信息，如果模 式選擇回傳啟動信息位為1則在收完本幀數(shù)據(jù)之后啟動回傳；模式切換模塊307 接收來自比特成幀模塊304的模式控制信息，指揮多擴頻比跟蹤模塊302和解 調模塊303在相應時刻轉入切換模式，完成不同速率不同模式數(shù)據(jù)信號解調接 收；同時，比特成幀模塊304將解調完成的數(shù)據(jù)輸出，并同時開啟接收數(shù)據(jù)計 數(shù)器，當其計數(shù)值達到幀長時，輸出接收完畢信號給系統(tǒng)復位模塊，重啟捕獲； 在對數(shù)據(jù)進行解調的同時，信噪比估計模塊308接收來自解調模塊303的鎖相 輸出數(shù)據(jù)，并對固定數(shù)量的數(shù)據(jù)進行信噪比估計，在模式選擇回傳啟動信息位 為1時的下一幀時刻，把判決得到的模式選擇信息通過基帶發(fā)送模塊309回傳， 這里回傳模式采用固定高擴頻比的發(fā)送方式。
如圖4所示，自適應模式選擇模塊電路連接關系如下發(fā)送幀數(shù)計數(shù)模塊 401與幀信息組織模塊402、模式切換信號產生模塊403相接。
在實施例中，多模式自適應直擴通信系統(tǒng)收發(fā)工作在同一中心頻率之上， 當建立了從A到B的數(shù)據(jù)連接之后，數(shù)據(jù)信息從A節(jié)點發(fā)送，在B節(jié)點接收， 控制信息則從B節(jié)點發(fā)送，在A節(jié)點接收，在AB兩個節(jié)點實現(xiàn)分時傳送數(shù)據(jù) 和控制信息。數(shù)據(jù)信息往往數(shù)量大、發(fā)送時間長，而控制信息數(shù)量少、發(fā)送時 間短。根據(jù)兩類信息傳送不對稱性，在本發(fā)明中，引入了自適應模式選擇模塊 對收發(fā)進行控制。發(fā)送幀數(shù)計數(shù)模塊401根據(jù)外部的幀數(shù)配置輸入N，每發(fā)送 N-l個次數(shù)據(jù)則啟動一次回傳模式切換信息接收；啟動方法就是在幀信息104 中對應的模式選擇回傳啟動信息位中置1,發(fā)送端在完成該N-1幀發(fā)送之后自動 切換到接收狀態(tài)，而接收端則在收到回傳啟動信息之后啟動模式切換信息回傳; 幀信息組織模塊402根據(jù)輸入的回傳模式選擇切換信息、業(yè)務需求以及回傳啟 動信息位組織幀信息，并輸出給成幀模塊202;模式切換信號產生模塊403接收
來自幀信息組織模塊402輸出的幀信息，將其轉換成相應的模式切換信號送給 多擴頻比擴頻模塊，完成不同擴頻比數(shù)據(jù)的發(fā)送。
如圖5所示，多擴頻比跟蹤模塊電路連接關系如下高擴頻比單符號累加 器501與高擴頻比碼產生器502、模式切換模塊509、碼片誤差提取模塊507相 接；中擴頻比單符號累加器503與中擴頻比碼產生器504、模式切換模塊509、 碼片誤差提取模塊507相接；低擴頻比單符號累加器505與低擴頻比碼產生器 506、模式切換模塊509、碼片誤差提取模塊507相接；碼片誤差提取模塊507 與環(huán)路濾波模塊508、高擴頻比碼產生器502相接；碼片誤差提取模塊507與環(huán) 路濾波模塊508、中擴頻比碼產生器504相接；碼片誤差提取模塊507與環(huán)路濾 波模塊508、低擴頻比碼產生器506相接。
在實施例中，多擴頻比跟蹤模塊的
具體實施例方式高擴頻比單符號累加器 501、中擴頻比單符號累加器503、低擴頻比單符號累加器505接收來自下變頻 器的I(同相)、Q(正交)兩路信號，分別對其進行單符號累加，輸出I、 Q超前、
滯后、即時共六路累加和S^2^2^2^2^i;a^分別是i路超前累加和、
I路滯后累加和、I路即時累加和、Q路超前累加和、Q路滯后累加和、Q路即 時累加和，并將I、 Q即時累加和輸出；碼片誤差提取模塊507接收六路單符號
累加和，采用歸一化的誤差提取方法由
<formula>formula see original document page 11</formula>式計算得出碼片偏
移誤差；環(huán)路誤差經過環(huán)路濾波模塊508，濾去高頻抖動分量，控制高擴頻比碼
產生器502、中擴頻比碼產生器504、低擴頻比碼產生器506輸出精確復制的偽 隨機序列；模式切換模塊509根據(jù)模式切換信息，在碼產生器整符號溢出時刻 對不同擴頻比信號進行無縫切換，對不同擴頻比信號進行無縫跟蹤。
如圖6所示，信噪比估計模塊電路連接關系如下符號均值計算模塊601 與符號方差計算模塊602、信噪比計算模塊6()3、傳送模式判決模塊604相連。
在實施例中，信噪比估計模塊
具體實施例方式根據(jù)BPSK/QPSK模式選擇信 號，對兩種調制模式信號按照不同方法分別進行信噪比估計。對于BPSK信號， 符號均值計算模塊601收集N個I路為正的復數(shù)信號，計算器均值；符號方差計 算模塊602根據(jù)以上算得均值和N個復數(shù)信號，計算其方差；信噪比計算模塊 603則根據(jù)均值和方差計算信號接收信噪比，并將其減去當前擴頻比，算得接收 信號信噪比傳送模式判決模塊604根據(jù)前面算得的接收信號信噪比，結合劃 定的信噪比門限選擇相應的傳送模式，并將其組成模式切換信息送至基帶發(fā)送 模塊發(fā)送。對于QPSK信號，則選擇I、 Q兩路信號均大于O的符號即星座圖第
一象限符號，統(tǒng)計其信噪比并發(fā)送。
如圖7所示，是基帶接收系統(tǒng)對QPSK、 160k模式信號的接收時序圖?；?帶接收系統(tǒng)完成捕獲之后，在相應時刻將DLI^EN信號線拉高，啟動多擴頻比 跟蹤模塊；多擴頻比跟蹤模塊對碼片進行跟蹤的同時，輸出符號周期翻轉信號 DLL—figout;解調模塊按照解調狀態(tài)依次進行參數(shù)估計DemodState(OOO)，分隔 符檢測DemodState(001)以及幀信息收集Demc,dState(010);比特成幀模塊在檢測 到最后一個幀信息比特之后拉高Infoi^done信號線，將幀信息輸出；同時，由 比特成幀模塊將幀信息解為相應的模式控制線信號QPSK一onlhie(O:BPSK模式， 1: QPSK模式)置1， Recv—mode—sel(0O: 80k，01: 160k， 00: 320k)置為01;在 下一個符號初始時刻拉高DLL一EN1信號線，啟動160k符號率所對應的跟蹤模 塊，同時關閉80k符號率對應的跟蹤模塊，如圖所示之后由跟蹤模塊輸出的 DLL—figout翻轉頻率便由80k轉為了 160k。需要說明的是系統(tǒng)在解調初始階 段都默認使用碼率最低80k、 BPSK信號模式，使重要的信息字段有更高的擴頻 比，保證其正確性。
本發(fā)明實現(xiàn)了多模式自適應直擴通信系統(tǒng)完整的發(fā)送接收裝置。這里所述 的方法與設備，彼此分離的單體部件可以完全是傳統(tǒng)的，我們要求將它們的組 合也就是系統(tǒng)方案作為發(fā)明進行保護。以上所述實例僅僅是對自適應直擴通信 技術方案的一種應用，但本發(fā)明的真實精神和范圍不局限于此，任何熟悉本領 域的技術人員可以修改單體部件的算法，實現(xiàn)其他場合的應用。本發(fā)明僅由后 附權利要求書及其等效技術方案來限定，我們要求將這些作為本發(fā)明來保護。
權利要求
1.一種多模式自適應直擴通信系統(tǒng)，其特征在于，它包括自適應數(shù)字信號發(fā)送端、信道和自適應數(shù)字信號接收端；自適應數(shù)字信號發(fā)送端內部模塊連接關系為串并變換模塊(201)與成幀模塊(202)、多擴頻比擴頻模塊(203)相接；基帶接收模塊(204)與自適應模式選擇模塊(205)、成幀模塊(202)相接；基帶接收模塊(204)與自適應模式選擇模塊(205)、多擴頻比擴頻模塊(203)相接；自適應數(shù)字信號接收端內部模塊連接關系為捕獲模塊(301)與系統(tǒng)復位模塊(306)、多擴頻比跟蹤模塊(302)相接；多擴頻比跟蹤模塊(302)與解調模塊(303)、比特成幀模塊(304)、輸出緩存模塊(305)相接；系統(tǒng)復位模塊(306)與捕獲模塊(301)、解調模塊(303)和比特成幀模塊(304)相接；模式切換模塊(307)與多擴頻比跟蹤模塊(302)、解調模塊(303)、比特成幀模塊(304)相接；解調模塊(303)與信噪比估計模塊(308)、基帶發(fā)送模塊(309)相接。
2. 如權利要求l所述一種多模式自適應直擴通信系統(tǒng)，其特征在于，所述 的發(fā)送端自適應模式選擇模塊(205)內部連接關系為發(fā)送幀數(shù)計數(shù)模塊(401)與 幀信息組織模塊(402)、模式切換信號產生模塊(403)相接。
3. 如權利要求l所述一種多模式自適應直擴通信系統(tǒng)，其特征在于，所述 的接收端多擴頻比跟蹤模塊(302)內部連接關系為高擴頻比單符號累加器(501) 與高擴頻比碼產生器(502)、模式切換模塊(509)、碼片誤差提取模塊(507)相接； 中擴頻比單符號累加器(503)與中擴頻比碼產生器(504)、模式切換模塊(509)、碼 片誤差提取模塊(507)相接；低擴頻比單符號累加器(505)與低擴頻比碼產生器 (506)、模式切換模塊(509)、碼片誤差提取模塊(507)相接；碼片誤差提取模塊(507) 與環(huán)路濾波模塊(508)、高擴頻比碼產生器(502)相接；碼片誤差提取模塊(507)與 環(huán)路濾波模塊(508)、中擴頻比碼產生器(504)相接；碼片誤差提取模塊(507)與環(huán) 路濾波模塊(508)、低擴頻比碼產生器(506)相接。
4. 如權利要求l所述一種多模式自適應直擴通信系統(tǒng)，其特征在于，所述 的接收端信噪比估計模塊(308)電路內部關系為符號均值計算模塊(601)與符號 方差計算模塊(602)、信噪比計算模塊(603)、傳送模式判決模塊(604)相接。
5. —種使用如權利要求1所述系統(tǒng)的多模式自適應直擴通信方法，其特征在 于所述的發(fā)送端包括以下步驟1)將數(shù)據(jù)送入串并變換模塊(201)， BPSK模式I路數(shù)據(jù)流按照串行進入，Q 路補O; QPSK模式將數(shù)據(jù)流分成并行兩路，對于前后兩比特數(shù)據(jù)前一比特送I 路，后一比特送Q路發(fā)送；2) 自適應模式選擇模塊(205)在初始階段根據(jù)默認高擴頻比模式給出幀信 息,在系統(tǒng)運行中則根據(jù)回傳模式切換信息或者業(yè)務需求給出幀信息，并將其分 解成相應模式切換信號輸出給多擴頻比擴頻模塊(203);3) 成幀模塊(202)接收自適應模式選擇模塊(205)給出幀信息，將其組成幀信 息字段完成成幀；4) 根據(jù)自適應模式選擇模塊(205)給出的模式切換信號，多擴頻比擴頻模塊 (203)對成幀模塊(202)的輸出進行指定模式擴頻；5) 將擴頻后信號進行上變頻，并送入信道發(fā)送； 所述的接收端包括以下步驟 ，1) 接收來自信道信號，對其進行模數(shù)變換、下變頻產生同相(I路)和正交(Q 路)信號，送給捕獲模塊(301)和多擴頻比跟蹤模塊(302)處理；2) 根據(jù)系統(tǒng)復位模塊(306)給出的系統(tǒng)復位信號，啟動或者重啟捕獲模塊 (301)，當捕獲最大值超過自適應門限，則在相應時刻啟動并轉入多擴頻比跟蹤 模塊(302);3) 根據(jù)捕獲模塊(301)給出的跟蹤啟動信號，啟動多擴頻比跟蹤模塊(302)， 進行單符號累加，并給出符號周期指示信號；4) 根據(jù)多擴頻比跟蹤模塊(302)給出的符號周期指示信號，啟動解嘸'模塊 (303)，對單符號累加和進行參數(shù)估計、分隔符檢測、鎖相輸出等解調流程，最后輸出接收數(shù)據(jù)；5係統(tǒng)復位模塊(306展收來自捕獲模塊(3()1)的捕獲錯誤信號、來自解調模 塊(303)的分隔符檢測錯誤信號以及來自比特成幀模塊(304)的接收完畢信號，產 生系統(tǒng)復位信號，重啟捕獲；6) 模式切換模塊(307)接收來自比特成幀模塊(304)的幀信息控制信號，指揮 多擴頻比跟蹤模塊(302)和解調模塊(303)，使其在數(shù)據(jù)接收階段轉入相應模式和 速率；7) 信噪比估計模塊(308展收來自解調模塊(303)的鎖相輸出數(shù)據(jù)，對其進行 信噪比估計，根據(jù)設定的模式選擇門限選擇一定發(fā)送模式，形成模式信息送基 帶發(fā)送模塊(309)發(fā)送。
6.如權利要求5所述一種多模式自適應直擴通信方法，其特征在于，所述的 自適應模式選擇模塊(205)接收的方法包括以下步驟1) 回傳模式切換信息輸入；2) 業(yè)務需求信息輸入； 3) 根據(jù)以上兩種輸入信息由幀信息組織模塊(402)將其組成幀信息，并輸出 給成幀模塊(403);4) 發(fā)送幀數(shù)計數(shù)模塊(401)根據(jù)幀數(shù)配置輸入信息對發(fā)送幀數(shù)進行計數(shù)，完成發(fā)送幀數(shù)之后則停止發(fā)送，等待接收回傳模式切換信息。5) 模式切換信號產生模塊(403)接收幀信息組織?！姥?402)輸出的幀信息，并 將其轉換成相應模式切換信號輸出給多擴頻比擴頻模塊(203)，控制擴頻發(fā)送。
7. 如權利要求5所述一種多模式自適應直擴通信方法，，其特征在于，所述 的自適應多擴頻比跟蹤模塊(302)的方法包括以下步驟1) 接收來自下變頻的數(shù)據(jù)輸入； 2) 根據(jù)模式切換模塊(509)輸出的速率切換信號，選擇高擴頻比單符號累加 器(5(H)、中擴頻比單符號累加器(503)、低擴頻比單符號累加器(505)和高擴頻比 碼產生器(502)、中擴頻比碼產生器(504)、低擴頻比碼產生器(506)對信號解擴；3) 高擴頻比單符號累加器(501)、中擴頻比單符號累加器(503)、低擴頻比單 符號累加器(505)將下變頻輸入數(shù)據(jù)但符號累加輸出；4) 碼片誤差提取模塊(507)根據(jù)單符號累加器輸出，計算產生碼片誤差；5) 環(huán)路濾波模塊(508)接收碼片誤差信號，對其進行濾波器并輸出控制信號， 控制高擴頻比碼產生器(502)、中擴頻比碼產生器(504)、低擴頻比碼產生器(506) 進行碼片步進。
8. 如權利要求5所述一種多模式自適應直擴通信方法，，其特征在于，所述 的信噪比估計模塊(308)的方法包括以下步驟1) 接收來解調模塊(303)的解調鎖相輸出信號；2) 根據(jù)BPSK/QPSK模式選擇信號，符號均值計算模塊(601)對固定象限符號 統(tǒng)計其均值-,3) 根據(jù)BPSK/QPSK模式選擇信號和符號均值輸出信號，符號方差計算模塊 (602)對固定象限符號統(tǒng)計其方差；4) 信噪比計算模塊(603)根據(jù)信號均值方差輸出，計算接收信號信噪比，并 將其減去當前信號擴頻增益，恢復出接收信號的信噪比并輸出；5) 傳送模式判決模塊(604)根據(jù)接收信號的信噪比輸出信號，將其與設定好 的模式選擇門限比較，確定最佳的發(fā)送模式，并將其組成模式切換信息送基帶 發(fā)送模塊發(fā)送。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多模式自適應直擴通信系統(tǒng)及其方法。該發(fā)明用于大動態(tài)極低信噪比下，支持語音和低速數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖殖滞ㄐ畔到y(tǒng)。在傳統(tǒng)的直擴通信系統(tǒng)中，根據(jù)最惡劣的信道情況選擇相對較大擴頻比的調制方式，保證系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?。但信道情況最惡劣的時段在整個通信時段內是很短的，這就造成了極大浪費。本發(fā)明對傳統(tǒng)固定擴頻比直擴通信系統(tǒng)進行了改進，在發(fā)送端添加了自適應模式選擇模塊，根據(jù)接收端回傳的模式切換信息以及發(fā)送端業(yè)務需求信息，對發(fā)送數(shù)據(jù)實現(xiàn)不同擴頻比的自適應調制；在接收端則增加了自適應多擴頻比碼跟蹤環(huán)路和信噪比估計模塊，完成對各種擴頻比信號的自適應接收。該方法和裝置具有性能穩(wěn)定、配置靈活、擴展性良好等優(yōu)點。
文檔編號H04L25/02GK101098555SQ20071006940
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權日2007年6月12日
發(fā)明者津 田, 趙民建, 杰 陳, 鳴 雷 申請人:浙江大學