一種突發數字通信系統多通道快速精確同步的軟件處理方法

郁江洪，白望旭

（陜西凌云電器集團有限公司，寶雞 721006）

1 引言

同步頭構造簡單的通信系統，在復雜電磁環境及干擾環境下易受干擾，抗多徑能力不足。多通道高速突發擴跳頻通信系統的同步頭構造相對復雜，識別要求快速、抗干擾且同步精度高。這對軟件數字處理方法提出了比較高的要求。

2 硬件處理架構

以FPGA為主構建硬件平臺，用VHDL硬件描述語言進行編程描述。采用通用的多路A/D加FPGA硬件處理平臺保證程序升級維護的方便性和可移植性。通過對多通道的實時寬帶突發高速模擬射頻或中頻信號進行A/D采樣數字化，在FPGA中進行信號的高速數字化捕獲、同步識別跟蹤處理等。最后獲得捕獲輸出和高精度的同步輸出。

3 軟件設計

圖1 多通道快速精確同步軟件處理流程圖

圖1中的a對輸入的n路快慢跳通道的相關峰進行搜索，在b中進行納秒級的高速窄脈沖識別。如果沒有識別到窄脈沖就返回a繼續搜索，如果識別到窄脈沖就進入c，根據系統對同步頭的劃分及圖樣對同步頭圖樣進行擬合，如果系統時間沒到則繼續擬合，系統時間到后，判斷是否擬合成功，沒有成功就返回a繼續搜索，擬合成功就進入d產生捕獲信號輸出。捕獲后針對每種圖樣具體的捕獲情況，分別計算完對應的換碼時刻，按系統要求控制擴頻碼及頻率的更新。d的輸出一路進入f計算換碼位置后進入g生成換碼位置，在進入h進行擴跳頻預置，h的輸出進入i完成擴頻碼更新，同時也進入j完成頻率更新。d的輸出另一路進入e對隨后的一連串高速跳頻窄脈沖信號動態搜索、跟蹤。

e的輸出一路進入k脈沖組位置記憶識別，當判斷識別到異常后，進入m進行異常處理，處理完后進入l進行脈沖群密集區計算。通過記錄其出現位置，根據統計值分析識別出異常擾動并進行處理，自動鑒別出累計串脈沖在干擾環境下的真實精確位置。沒識別到異常時則直接進入l進行計算，計算完的結果輸入n對頻點不一致造成的群延遲誤差進行修正，對頻點故障或各種干擾產生的個別離散偏離值和極端偏離值不予以響應，其誤差不予累計。接著判斷，是否系統時間已到如果系統時間沒到則轉入e繼續動態搜索跟蹤，系統時間到后，判斷是否有同步信號產生，如果沒有產生，則返回a繼續重新搜索，產生同步信號后進入o輸出高精度的同步信號，提供給系統進行信息接收使用。

e的另一路輸出進入p天線識別后在q中對每個脈沖天線質量判決，如果判斷上天線信號質量優則在r中累計統計上天線的優的數目，否則判斷下天線信號質量優的話則在s中累計統計下天線的優的數目。接著判斷同步脈沖串是否結束，沒有結束就繼續運行q，若結束則進入t進行r和s累計結果的判斷。當判斷上天線有時進入u天線鎖定上天線，否則進入v天線鎖定下天線。實現了對接收天線的質量進行統計判決，鎖定信號質量最優的天線，實現自動天線識別功能。同時軟件通過w完成上電自復位功能，軟件采用模塊化且有外復位及捕獲自恢復功能，可以有效縮短系統捕獲及再次捕獲時間。通過x完成上電自檢測功能。y系統時鐘通過z后供軟件使用。

軟件具有自主接收并對脈沖真偽進行識別判斷，并自恢復功能，可以有效縮短系統捕獲及再次捕獲時間。

4 結束語

通過實物裝機驗證，由于軟件上立足對突發擴頻跳頻信號的系統特征量識別采用了多通道捕獲圖案的高速自動擬合識別技術后，進行了接收脈沖群質量的累計統計判決及脈沖群密集區的識別，可以對頻點故障或各種干擾產生的異常及極端條件下偏離值引入的誤差進行識別剔除，弱化偏離積累誤差的影響，結合對頻點不一致造成的群延遲誤差進行群延遲誤差補償修正處理，將鎖定脈沖串的精確位置，最終產生高精度的信號到達時間。處理上可有效剔除環境或外界有意施加的干擾，具有較強的同步頭識別和抗干擾能力。與一般系統比具有多通道數字化高速捕獲和抗干擾、同步精度高的特點，適用于復雜電磁及電磁干擾環境下的應用，軟件具有自主接收、真偽識別及判斷和自恢復能力。軟件處理方法相對獨立，易于靈活移植、拼接，可通過裁減或增強相應的功能后應用于類似通信系統中。其處理思想可部分或全部移植擴展到一般單通道或多通道通信系統中，也可用于通信系統同步頭的創新構造中。