一种递进时差测量算法研究

任玉伟，姚金杰

(中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原，030051)

0 引言

时间延迟估计是数字信号处理的重要领域，它在雷达、声纳、通信、生物医学等方面都有广泛的应用。其技术随着定位需求的提高而不断的发展，时延估计的基本方法是相关算法。而m序列是伪随机序列最重要、最基本的一种，并且它的自相关函数具有尖锐的特性，广泛应用于扩频通信、通信加密、时延测量、误码率测量、噪声产生器,以及数字信息序列的加扰与解扰等技术领域。本文通过MATLAB对时延估计算法进行了验证，进而用VHDL实现递进时差测量算法的设计。

1 伪随机序列的基本理论

1.1 伪随机序列

具有类似于随机噪声的一些统计特性，同时又便于重复产生和处理。并且它具有随机噪声的优点，我们把这种序列称为伪随机序列。

伪随机序列具有以下一些优点：

（1）具有很高的距离分辨力和测距精度。

（2）抗干扰能力强，并且截获概率低。

（3）有良好自相关性，并且功率谱占据很宽的频带。

（4）在工程上易于产生、加工、复制与控制。

1.2 m序列及相关函数

一个n级线性反馈移存器最多能够产生2n个不同的状态，其最长的周期等于（2n−1），而m序列是最长线性反馈移存器序列的简称。若其初始状态都为“0”，则移位后得到的状态仍为全“0”状态。图1为m序列发生器逻辑框图。

图1 m序列发生器逻辑框图

由于m序列有很好的互相关性，它的互相关函数可以定义为:

以序列周期进行归一化后，互相关函数为 ：

2 时差测量方法

时差测量就是测量信号经过某一传输路径所受到的时间延迟，例如，需要测量某一延迟线的时间延迟。……