胡晨駿，辜方林，趙 林，趙 鶯，魏急波

(1. 國防科技大學(xué)電子科學(xué)學(xué)院， 長沙 410073；2. 北京信息通信技術(shù)研究中心，北京 100036)

0 引言

無人集群在協(xié)同作戰(zhàn)中，相互之間除了信息傳輸必不可少之外，還得獲取位置、速度等空間狀態(tài)信息，即傳輸信息和測(cè)距定位都是無人集群實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作的重要基礎(chǔ)。而傳統(tǒng)的通信和定位系統(tǒng)往往采用獨(dú)立的硬件平臺(tái)，使用不同的信號(hào)波形、調(diào)制方式和信號(hào)功率，占用不同的頻率和帶寬，難以實(shí)現(xiàn)無人平臺(tái)通信與測(cè)量設(shè)備的集約化設(shè)計(jì)。鑒于通信鏈路進(jìn)行信息共享是無人平臺(tái)之間協(xié)作的基礎(chǔ)，無線電定位以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)已然成為實(shí)現(xiàn)平臺(tái)之間相對(duì)定位的一種自然手段。如果通信和定位波形在載波頻率、射頻天線、波形設(shè)計(jì)、調(diào)制方式和信號(hào)處理等方面進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)通信、定位系統(tǒng)深層次的一體化融合，則能夠極大降低網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源占用及信號(hào)處理復(fù)雜度，減少頻譜占用和能量消耗。綜上所述，研究無人協(xié)同系統(tǒng)的通信和定位一體化具有十分重要的意義。

美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)的空間通信和導(dǎo)航(Sp-ace Communication and Navigation，SCaN)計(jì)劃是近幾年美國關(guān)于空間通信與導(dǎo)航定位系統(tǒng)研究的重要項(xiàng)目，聚焦于通導(dǎo)一體化波形設(shè)計(jì)、導(dǎo)航(測(cè)距測(cè)向)方法和組網(wǎng)協(xié)議等，值得我們借鑒。中國區(qū)域定位系統(tǒng)(Chinese Area Positioning System，CAPS)具備高精度定位授時(shí)和短報(bào)文的收發(fā)功能，且已在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了巨大作用。約翰霍普金斯大學(xué)的應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室(Applied Physics Laboratory’s，APL)構(gòu)建了集成通信和導(dǎo)航的功能的APL系統(tǒng)，其核心是利用時(shí)分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)循環(huán)測(cè)距的方法實(shí)現(xiàn)相對(duì)導(dǎo)航定位，但是由于TDMA系統(tǒng)時(shí)延較大，難以滿足實(shí)際需要。馮奇從通信和導(dǎo)航的基本性能指標(biāo)出發(fā)，提出了基于V-OFDM調(diào)制的通信和導(dǎo)航一體化系統(tǒng)；北京郵電大學(xué)鄧中亮教授等提出了時(shí)分碼分正交頻分復(fù)用(Time & Code Division-Orthogonal Frequency Division Multiplexing， TC-OFDM)信號(hào)體制，其核心是通過對(duì)通信信號(hào)資源的復(fù)用，實(shí)現(xiàn)高精度的室內(nèi)外定位。但是，OFDM信號(hào)體制的信號(hào)峰均比高、對(duì)頻偏敏感且抗干擾能力弱，難以適用于軍事行動(dòng)、無人集群等面臨的復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的應(yīng)用環(huán)境。

準(zhǔn)確測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間的距離是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間相對(duì)定位的必要條件。根據(jù)無線電測(cè)距原理，距離測(cè)量值等于信號(hào)到達(dá)時(shí)間與信號(hào)發(fā)送時(shí)間之差和光速的乘積，信號(hào)發(fā)送時(shí)間可以通過時(shí)間戳來標(biāo)定，信道到達(dá)時(shí)間則需要通過精準(zhǔn)到達(dá)時(shí)刻的測(cè)量獲得。在準(zhǔn)確到達(dá)時(shí)間測(cè)量的基礎(chǔ)上，發(fā)展出了到達(dá)時(shí)間(Time of Arrival，TOA)定位方法和到達(dá)時(shí)間差(Time Difference of Arrival，TDOA)定位方法等?？梢钥闯?，精準(zhǔn)到達(dá)時(shí)間測(cè)量問題解決的好壞直接影響定位精度，因此，無線電定位系統(tǒng)的核心技術(shù)之一就是實(shí)現(xiàn)高精度無線電信號(hào)到達(dá)時(shí)間測(cè)量。直接序列擴(kuò)頻(Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS)系統(tǒng)由于頻譜展寬需要高的采樣頻率，對(duì)應(yīng)的采樣間隔的時(shí)間分辨率高，同時(shí)用于擴(kuò)頻的偽隨機(jī)(Pseudorandom Noise，PN)碼具有良好的相關(guān)特性，通過計(jì)算接收信號(hào)與本地PN碼的互相關(guān)發(fā)現(xiàn)，接收信號(hào)與本地PN碼完全對(duì)齊時(shí)互相關(guān)出現(xiàn)尖銳峰值，其余情況互相關(guān)值很小，因此，檢測(cè)其峰值即可獲得具有極高時(shí)間分辨率的同步性能。另一方面，DSSS系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗窄帶干擾能力，并且具有信息隱蔽、多址保密等優(yōu)點(diǎn)，適用于軍事行動(dòng)等復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景。然而，目前DSSS技術(shù)局限于低速通信系統(tǒng)或者信道環(huán)境簡(jiǎn)單、干凈的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，為了滿足無人系統(tǒng)面臨的多徑環(huán)境下通信和相對(duì)定位一體化的需求，一方面需要引入均衡技術(shù)克服多徑導(dǎo)致的頻率選擇性衰落，實(shí)現(xiàn)高效可靠通信；另一方面，通信定位一體化波形必須解決信號(hào)到達(dá)時(shí)間的高精度測(cè)量問題，現(xiàn)有方法一般是在實(shí)現(xiàn)定時(shí)同步(碼片同步)的基礎(chǔ)上，通過Costas環(huán)等環(huán)路鑒相或者訓(xùn)練序列進(jìn)行載波相位估計(jì)實(shí)現(xiàn)精同步，從而滿足定位、授時(shí)的需求。

本文提出了一種單載波頻域均衡(Single Carrier Frequency Domain Equalization，SCFDE)與DSSS技術(shù)有機(jī)結(jié)合的通信定位一體化波形。一方面，SCFDE系統(tǒng)具有與OFDM類似的實(shí)現(xiàn)框架，OFDM的許多性質(zhì)在SCFDE系統(tǒng)中同樣適用。例如，利用頻域均衡克服多徑導(dǎo)致的頻率選擇性衰落、基于頻域載波相位的高精度時(shí)間同步等，且相較于OFDM，SCFDE具有對(duì)頻偏不敏感、易于與DSSS結(jié)合、峰均比較低等優(yōu)點(diǎn)，能適用于高動(dòng)態(tài)、電磁環(huán)境復(fù)雜等惡劣環(huán)境。另一方面，利用優(yōu)選的恒包絡(luò)零自相關(guān)(Constant Amplitude Zero Auto Correlation，CAZAC)序列作為信道估計(jì)的導(dǎo)頻序列，根據(jù)CAZAC序列的傅里葉保持性質(zhì)，將SCFDE系統(tǒng)中導(dǎo)頻序列通過傅里葉變換(Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT)變換到頻域，并與本地導(dǎo)頻符號(hào)進(jìn)行循環(huán)移位相關(guān)，檢測(cè)相關(guān)峰值即可實(shí)現(xiàn)整數(shù)符號(hào)周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合用于信道估計(jì)的導(dǎo)頻序列，構(gòu)建差分延時(shí)相關(guān)模型，實(shí)現(xiàn)載波相位估計(jì)，解決小數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)問題，最終實(shí)現(xiàn)高精度的信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)，使系統(tǒng)同時(shí)滿足定位授時(shí)的應(yīng)用需求。

1 基于SCFDE的DSSS通信抗干擾波形

本文提出了一種基于SCFDE的DSSS通信抗干擾波形，其系統(tǒng)框架如圖1所示。該波形的核心思想是采用DSSS體制獲得抗干擾能力，同時(shí)引入頻域均衡克服信道頻率選擇性衰落的影響，實(shí)現(xiàn)高可靠通信。

(a) 發(fā)送端

(b) 接收端圖1 基于SCFDE的DSSS通信定位一體化波形框架Fig.1 DSSS communication positioning integrated waveform framework based on SCFDE

發(fā)送端由信道編碼、調(diào)制、DSSS、組幀和成型濾波等單元組成，信息比特首先經(jīng)過信道編碼、調(diào)制等模塊形成信息符號(hào)，再經(jīng)過DSSS單元形成高速信息符號(hào)，此后將用于信道估計(jì)的導(dǎo)頻符號(hào)與信息符號(hào)按照特定規(guī)律進(jìn)行拼接，并添加循環(huán)前綴(Cyclic Prefix，CP)和同步符號(hào)完成組幀，最終經(jīng)過成型濾波生成發(fā)射信號(hào)。接收端由匹配濾波、時(shí)頻同步、解幀、信道估計(jì)與均衡、逆傅里葉變換(Inver-se Fast Fourier Transform，IFFT)、解擴(kuò)及判決等單元組成，接收信號(hào)完成A/D轉(zhuǎn)換后經(jīng)過匹配濾波實(shí)現(xiàn)帶外干擾抑制，而后經(jīng)過時(shí)頻同步模塊實(shí)現(xiàn)偽碼同步、定時(shí)同步和載波頻差估計(jì)與補(bǔ)償，在此基礎(chǔ)上完成幀解析，并將信號(hào)通過FFT變換到頻域，并利用導(dǎo)頻符號(hào)完成信道估計(jì)與均衡，再將信息符號(hào)通過IFFT轉(zhuǎn)化為時(shí)域信號(hào)，完成解擴(kuò)、信道譯碼等后續(xù)處理。

特別指出，導(dǎo)頻符號(hào)與信息符號(hào)的處理方式不同，信息符號(hào)經(jīng)過擴(kuò)頻、解擴(kuò)處理以保證高的接收機(jī)靈敏度和好的抗干擾等通信能力指標(biāo)，而導(dǎo)頻符號(hào)則不進(jìn)行擴(kuò)頻處理，便于實(shí)現(xiàn)DSSS帶寬擴(kuò)展后高的時(shí)間分辨率，提升時(shí)間同步精度，進(jìn)而提升定位精度。假設(shè)CP的長度大于信道的沖激響應(yīng)長度，則導(dǎo)頻用于頻域信道估計(jì)的過程可以表示為

=·+

(1)

其中，=FFT()表示接收的導(dǎo)頻符號(hào)對(duì)應(yīng)的頻域值；=FFT()表示導(dǎo)頻符號(hào)的頻域值；=FFT()表示信道響應(yīng)的頻域值；=FFT()表示噪聲的頻域值；符號(hào)“·”表示2個(gè)向量的點(diǎn)乘?？梢钥闯?，若導(dǎo)頻符號(hào)的頻域信號(hào)幅值恒定，則信道估計(jì)不需要除法，只需要乘法就可以實(shí)現(xiàn)，可以大大減少實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。另一方面，為了使發(fā)送信號(hào)的峰均比小，需要導(dǎo)頻符號(hào)的時(shí)域信號(hào)幅值恒定。綜合上述分析，本文提出了導(dǎo)頻信號(hào)采用CAZAC序列，CAZAC序列有兩個(gè)優(yōu)良特性：一是序列具有良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，即該序列互相關(guān)值很小幾乎為零，而自相關(guān)值較大，在做相關(guān)運(yùn)算時(shí)能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的峰值特性；二是幅值恒定，且CAZAC序列經(jīng)過FFT和IFFT后仍為CAZAC序列，所以同時(shí)使用了FFT和IFFT運(yùn)算的系統(tǒng)不會(huì)對(duì)該序列的性質(zhì)產(chǎn)生影響。

2 面向定位的高精度信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)方法

無線電定位的核心是實(shí)現(xiàn)高精度的信號(hào)到達(dá)時(shí)間測(cè)量。事實(shí)上，無線通信系統(tǒng)的核心和難點(diǎn)之一也是通過時(shí)頻同步模塊實(shí)現(xiàn)收、發(fā)端之間的時(shí)間和頻率校準(zhǔn)，但是它對(duì)信號(hào)達(dá)到時(shí)間測(cè)量的精度要求沒有定位系統(tǒng)那么高。例如，對(duì)于SCFDE、OFDM等插入CP進(jìn)行碼間串?dāng)_保護(hù)的系統(tǒng)，只需達(dá)到小于CP保護(hù)間隔的時(shí)間同步精度要求。然而，無線電定位系統(tǒng)則對(duì)信號(hào)到達(dá)時(shí)間的檢測(cè)精度要求十分嚴(yán)苛，即使達(dá)到信號(hào)采樣周期這樣的精度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。例如，假設(shè)采樣率為10MHz，理論上得出的信號(hào)到達(dá)時(shí)間差最小為100ns，換算成距離則是30m，而這樣的精度是沒有辦法接受的。

針對(duì)上述問題，結(jié)合基于SCFDE的DSSS通信抗干擾波形，本文提出了一種如圖2所示的高精度到達(dá)時(shí)間估計(jì)實(shí)現(xiàn)框架。為了提升信號(hào)到達(dá)時(shí)間的估計(jì)精度，利用優(yōu)選的CAZAC序列作為信道估計(jì)的導(dǎo)頻序列。導(dǎo)頻序列通過FFT變換到頻域，并與本地導(dǎo)頻符號(hào)進(jìn)行循環(huán)移位相關(guān)，檢測(cè)相關(guān)峰值即可實(shí)現(xiàn)整數(shù)符號(hào)周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合用于信道估計(jì)的導(dǎo)頻序列，構(gòu)建差分延時(shí)相關(guān)模型，實(shí)現(xiàn)載波相位估計(jì)，解決小數(shù)周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)問題，最終實(shí)現(xiàn)高精度的信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)，使系統(tǒng)同時(shí)滿足測(cè)距和定位的應(yīng)用需求。

圖2 高精度信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)框架Fig.2 Precision arrival time estimation framework

2.1 整數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)

通過插入CP進(jìn)行保護(hù)，只要時(shí)頻同步模塊引入的定時(shí)誤差(以符號(hào)周期為單位)小于CP長度，定時(shí)誤差對(duì)時(shí)域和頻域接收信號(hào)的影響如表1所示。

表1 定時(shí)誤差的影響

另一方面，假設(shè){()}是一個(gè)長度為(為偶數(shù))的CAZAC序列，則()可表示為

(2)

其中，∈[0,-1]；是與互質(zhì)的正整數(shù)?？梢宰C明，CAZAC序列具有恒模、傅里葉保持、良好的自相關(guān)和互相關(guān)特性，這些性質(zhì)對(duì)于信道估計(jì)和高精度時(shí)間同步具有重要意義。

CAZAC序列通過FFT變換后仍然為CAZAC序列，可以表示為

(3)

CAZAC具有良好的自相關(guān)和互相關(guān)特性，CAZAC序列的相關(guān)性可表示為

(4)

其中，表示時(shí)刻偏差；表示序列周期。可以看出，它具有理想的周期自相關(guān)性質(zhì)，即當(dāng)序列完全對(duì)齊時(shí)，則存在尖銳的峰值，當(dāng)序列存在偏差未對(duì)齊時(shí)，則相關(guān)值接近于0。因此，利用該性質(zhì)可實(shí)現(xiàn)高精度的定時(shí)估計(jì)。如圖3所示，通過計(jì)算導(dǎo)頻序列接收信號(hào)的頻域響應(yīng)與本地頻域?qū)ьl序列之間的互相關(guān)，檢測(cè)其相關(guān)峰值即可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的整數(shù)符號(hào)周期的估計(jì)。

圖3 基于本地互相關(guān)的整數(shù)符號(hào)周期時(shí)間估計(jì)Fig.3 Arrival time estimation of integer symbol period based on local cross correlation

2.2 小數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)

利用導(dǎo)頻序列本地互相關(guān)模塊估計(jì)得到的整數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行時(shí)間校正，時(shí)間校準(zhǔn)后頻域?qū)ьl信號(hào)可以表示為

(5)

式中，表示第個(gè)子載波上的加性高斯白噪聲。由于已知，假定某一子載波數(shù)量間隔為，且是正整數(shù)，越小，能夠估計(jì)的定時(shí)偏差范圍越大，反之，亦然。利用導(dǎo)頻序列本地互相關(guān)模塊能夠獲得準(zhǔn)確的整數(shù)采樣周期估計(jì)，因此，小數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間重點(diǎn)解決1個(gè)符號(hào)周期偏差范圍內(nèi)的精確估計(jì)即可，因此，取值為2。令

(6)

結(jié)合式(5)和式(6)，可得

(7)

式中，′是噪聲項(xiàng)。的相位為

(8)

式中，angle(·)表示取相位運(yùn)算。如圖4所示，每幅子圖為式(6)、式(7)中0，1，…，--1個(gè)采樣點(diǎn)展現(xiàn)出來的相位樣值。通過計(jì)算這些相位的平均值可以看出，沒有時(shí)延時(shí)，其相位平均值約為0；1/4符號(hào)時(shí)延偏差時(shí)，其相位平均值約為0.78(π/4)；1/2符號(hào)時(shí)延偏差時(shí)，其相位平均值約為1.57(π/2)；3/4符號(hào)時(shí)延偏差時(shí)，其相位平均值約為2.35(3π/4)。因此，式(8)計(jì)算求解的相位與分?jǐn)?shù)符號(hào)周期時(shí)延之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，SCFDE信號(hào)的信號(hào)達(dá)到時(shí)間頻域估計(jì)為

(9)

(10)

(a)

(b)

(c)

(d)圖4 基于延時(shí)差分的小數(shù)符號(hào)周期時(shí)間估計(jì)Fig.4 Arrival time estimation of decimal symbol period based on differential delay correlation

3 仿真分析

3.1 基于SCFDE的DSSS系統(tǒng)的通信性能

隨著擴(kuò)頻倍數(shù)的增加，系統(tǒng)能否穩(wěn)定獲得擴(kuò)頻增益的改善是衡量所提方案用于構(gòu)建通信鏈路的有效性的一個(gè)重要指標(biāo)。因此，對(duì)基于SCFDE的寬帶DSSS系統(tǒng)在各種信道環(huán)境下進(jìn)行誤碼率仿真分析。首先，仿真分析了基于SCFDE的寬帶DSSS系統(tǒng)在高斯白噪聲信道環(huán)境下的誤碼性能。

圖5給出了系統(tǒng)誤碼性能隨接收信號(hào)信噪比變化的曲線，可以看出，隨著擴(kuò)頻倍數(shù)的增加，系統(tǒng)的誤碼性能有明顯改善，且擴(kuò)頻倍數(shù)每增加1倍，接收性能改善約2dB。

圖5 高斯白噪聲信道條件下誤碼性能隨接收信號(hào)信噪比的變化曲線Fig.5 Curves of BER with SNR under AWGN channel

其次，仿真分析了基于SCFDE的寬帶DSSS系統(tǒng)在典型多徑信道環(huán)境下的誤碼性能。

圖6給出了本文所提基于SCFDE的寬帶DSSS系統(tǒng)不同擴(kuò)頻倍數(shù)下誤碼性能隨接收信號(hào)信噪比變化的曲線。可以看出，隨著擴(kuò)頻倍數(shù)的增加，系統(tǒng)的誤碼性能穩(wěn)步改善，且擴(kuò)頻倍數(shù)每增加1倍，接收性能改善約1.6dB。因此，基于SCFDE的寬帶DSSS系統(tǒng)能夠適應(yīng)復(fù)雜多徑環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可靠通信。

圖6 多徑信道條件下誤碼性能隨接收信號(hào)信噪比的變化曲線Fig.6 Curves of BER with SNR under multi-path channel

3.2 基于SCFDE的DSSS系統(tǒng)的信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)精度

信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)精度是影響無線電定位系統(tǒng)的核心，因此，本文對(duì)基于SCFDE的寬帶DSSS系統(tǒng)在各種信道環(huán)境下信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)精度進(jìn)行仿真分析，評(píng)估實(shí)現(xiàn)無線定位的可行性。具體仿真參數(shù)如表2所示。

表2 系統(tǒng)仿真參數(shù)

仿真分析了基于SCFDE的寬帶DSSS系統(tǒng)在高斯白噪聲和多徑信道環(huán)境下的小數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間的估計(jì)精度。整數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)和小數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)模塊是同時(shí)工作的，且需要這兩個(gè)模塊相互配合才能實(shí)現(xiàn)高精度的信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)。由于CAZAC具有良好的相關(guān)特性，可以準(zhǔn)確完成整數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)和補(bǔ)償，此時(shí)理想的小數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間應(yīng)該為零。但是由于噪聲、多徑等因素的影響，導(dǎo)致估計(jì)的小數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間存在誤差，本文將該誤差作為評(píng)估小數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)精度的依據(jù)。

圖7給出了本文所提基于SCFDE的寬帶DSSS系統(tǒng)小數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)精度隨接收信號(hào)信噪比的變化曲線。可以看出，其估計(jì)誤差會(huì)隨著系統(tǒng)信噪比的惡化而增大。高斯白噪聲信道條件下，估計(jì)誤差隨信噪比增大而線性降低；多徑環(huán)境下，估計(jì)誤差隨信噪比變化存在平層。但是，無論是高斯白噪聲信道還是多徑信道，在系統(tǒng)接收信號(hào)信噪比不低于0dB的條件下，小數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間的估計(jì)誤差不會(huì)大于0.3個(gè)采樣時(shí)刻，顯著提升了信號(hào)到達(dá)時(shí)間的估計(jì)精度，滿足定位授時(shí)所需的高精度時(shí)間同步要求。

圖7 小數(shù)采樣周期到達(dá)時(shí)間估計(jì)精度隨接收信號(hào)信噪比的變化曲線Fig.7 Curves of arrival time estimation accuracy of decimal sampling period with SNR

4 結(jié)論

本文提出了一種SCFDE與DSSS技術(shù)有機(jī)結(jié)合的通信定位一體化波形，在具有較高速率、抗窄帶干擾通信能力的同時(shí)，利用CAZAC序列優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，將其作為導(dǎo)頻序列并計(jì)算導(dǎo)頻序列與本地導(dǎo)頻符號(hào)的循環(huán)移位相關(guān)，檢測(cè)相關(guān)峰值即可實(shí)現(xiàn)整數(shù)符號(hào)周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)。特別地，結(jié)合用于信道估計(jì)的導(dǎo)頻序列，構(gòu)建差分延時(shí)相關(guān)模型，實(shí)現(xiàn)載波相位估計(jì)，完成小數(shù)采樣周期信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)高精度的信號(hào)到達(dá)時(shí)間估計(jì)。