一种面向星际通信链路的频移对称啁啾扩频调制与解调方法

技术特征：
1.一种面向星际通信链路的频移对称啁啾扩频调制与解调方法，其特征在于：发射端按照扩频因子sf和支路数r将输入信息比特划分为r个深度为sf的信息块，并以信息块的高m位作为支路的索引码，其中m＝log2r；信息块按照gray编码后以十进制信息表示，并称第i个信息块表示的十进制信息为d
i
，其中，i的取值范围为1～r；信息块以(d
i
·
bw/2
sf
)作为相对频移量对原始对称啁啾信号进行频移啁啾扩频调制，其中bw表示啁啾信号的传输带宽，并称第i个信息块调制得到的频移对称啁啾信号为s
i
；r个信息块对应的r路频移对称啁啾信号经线性叠加后在信道中传输；接收端对信号依次进行解对称啁啾、快速傅里叶变换、频域峰值检索、gray译码、去索引和信息块拼接等，完成对输入信息比特的还原；收发过程采用的帧结构包括前导码，同步字和用户数据，其中前导码个数为n
pre
，同步字个数为n
sync
，用户数据为n
data
；n
pre
和n
sync
由收发双方相互约定，n
data
则由突发用户数据包长度决定。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对称啁啾信号由一对频率变化率极性相反的啁啾信号组成；按照频率变化率极性区分，所述啁啾信号可分为上啁啾信号和下啁啾信号，其中上啁啾信号的频率变化率为正数，其瞬时频率由小变大，下啁啾信号的频率变化率为负数，其瞬时频率由大变小；所述对称啁啾信号按照上、下啁啾信号拼接的先后排列顺序可分为两种：上啁啾信号在前、下啁啾信号在后的称为正对称啁啾信号；而下啁啾信号在前、上啁啾信号在后的称为反对称啁啾信号。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，对称啁啾信号的上、下啁啾信号拼接过程保证了瞬时频率的连续性，即在一个啁啾信号的周期内，上啁啾信号结束频率与下啁啾信号起始频率相等，上啁啾信号起始频率与下啁啾信号结束频率相等。4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述对称啁啾信号的上、下啁啾信号拼接过程保证了相位连续性，即在一个啁啾信号的周期内，上啁啾信号结束相位与下啁啾信号起始相位相等，上啁啾信号起始相位与下啁啾信号结束相位相等。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上、下啁啾信号拼接时相位和频率的连续性要求上、下啁啾信号频率变化率互为相反数，且频率在-bw/2～bw/2范围内线性变化；所述对称啁啾信号频移后仍保持信号间相位的连续性和瞬时频率的连续性。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述上、下啁啾信号拼接时相位和频率的连续性要求所述对称啁啾信号的频移过程是一种瞬时频率的循环移位，瞬时频率在到达频率范围边界时将产生跳变，即从bw/2跳变到-bw/2，从-bw/2跳变到bw/2；当频移量为δf，正对称啁啾信号的频率将按照(-bw/2 δf)～(bw/2)、(-bw/2)～(-bw/2 δf)、(-bw/2 δf)～(-bw/2)、(bw/2)～(-bw/2 δf)的顺序线性变化；当频移量为δf，反对称啁啾信号的频率将按照：(-bw/2 δf)～(-bw/2)、(bw/2)～(-bw/2 δf)、(-bw/2 δf)～(bw/2)、(-bw/2)～(-bw/2 δf)的顺序线性变化。7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述解对称啁啾过程，是接收端对收到的信号乘以极性相反的对称啁啾信号，即发射时使用正对称啁啾信号调制，接收时则使用反对称啁啾信号解调，反之亦然。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述解对称啁啾后的信号采用快速傅里
叶变换得到频域特征，根据频域的峰值位置得到相对频移量并转换为十进制信息d
i
，对十进制信息d
i
进行gray译码以后得到信息码b
i
，以信息码b
i
的高m位信息作为索引拼接r路信息块的信息。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前导码采用未经调制的对称啁啾信号，其极性与发射调制采用的对称啁啾信号极性相同，所述同步字采用未经调制的对称啁啾信号其极性与接收解调时采用的对称啁啾信号极性相同，即当调制信号为正对称啁啾信号，解调信号为反对称啁啾信号，前导码为正对称啁啾信号，同步字为反对称啁啾信号，反之亦然；所述用户数据为r路频移对称啁啾信号的线性叠加。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步字采用与前导码极性相反的对称啁啾信号，在接收时通过正反扫描的方法快速定位同步字，实现前导码与用户数据分离；所述正反扫描的方法，其特征在于：接收端对收到的信号先用正对称啁啾信号进行解对称啁啾并通过快速傅里叶变化得到正向扫描频谱，然后用反对称啁啾信号进行解对称啁啾并通过快速傅里叶变化得到反向扫描频谱，通过分析正、反向扫描频谱差异定位同步字，并根据同步字的位置分离前导码与用户数据；所述前导码采用未经调制的对称啁啾信号，用于频偏和时偏的消除，其特征在于：对前导码进行解对称啁啾和快速傅里叶变化，以频谱分量的平均值和差值分别估计频偏和时偏。

技术总结
本发明公开了一种面向星际通信链路的频移对称啁啾扩频调制和解调方法。其中发射端流程为串并转换、索引添加、Gray编码、二-十进制转换、频移对称啁啾扩频调制等环节组成。接收端流程为解对称啁啾、快速傅里叶变换、峰值检索、十-二进制转换、Gray译码、索引去除、并串转换等环节组成。帧结构包括前导码、同步字和用户数据。对称啁啾信号由一对极性相反的啁啾信号组成，其保证了信号拼接过程中相位和频率的连续性，相比于啁啾信号，对称啁啾信号的相关特性更优良，抗噪声性能更强，抗多普勒性能也更强。更强。更强。


技术研发人员：金晓峰 李杰 金向东 邹济军 魏兵
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/7/29