一种长码扩频信号的快速捕获方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种长码扩频信号的快速捕获方法及装置，属于扩频通信领域。本发明专利技术技术要点：步骤1：将信号接收机接收的长码扩频信号进行下变频，得到中频信号，对中频信号采样后得到中频采样信号；步骤2：对中频采样信号进行载频分析得到中频采样信号的载频；步骤3：使用载频调制扩频序列得到中频长码扩频调制序列；步骤4：将中频采样信号s(n)分为M个数据分块；步骤5：将长码扩频调制序列与数据分块进行相关运算；确定相关峰值最大的数据分块，令该数据分块为sj(n)；步骤6：确定长码扩频调制序列与数据分块sj(n)的相关峰值Y(k)和相位偏移l。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于扩频通信领域，特别涉及卫星导航系统中频采样长码扩频信号的一种快速捕获方法。
技术介绍
直接序列扩频系统是目前使用最广泛的抗干扰通信系统，将待发送的信息用伪随机序列扩展到很宽的频带上，系统射频带宽比原始信号带宽要宽很多；接收端采用与发送端相同的伪随机序列对接收信号进行相关处理，恢复出原始信息。由于直接序列扩频系统具有非常好的抗干扰能力，在很多军用和民用领域，如全球定位系统(GPS)、CDMA/WCDMA移动通信系统、跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)等，都得到了非常广泛的应用。在直接序列扩频系统接收端，对扩频码信号的捕获是信号解调的前提。首先判断接收信号与本地扩频码相位差大小，若不满足捕获要求，则调整时钟再进行搜索，直到收发相位差小于一个码元时，停止搜索进入跟踪状态。对捕获到的信号进行跟踪，并进一步减小收发相位差到要求的误差范围内，以满足信号解调的需要。与此同时，不断对同步信号进行检测，一旦发现同步信号丢失，马上进入初始捕获阶段。典型的扩频码捕获结构如图1所示。在直接序列扩频系统中，长度较短的扩频序列(如GPS系统中长度为1023位的民用C/A码)信号易被侦收、分析、干扰和欺骗，在许多扩频系统中，为了提高抗干扰/防欺骗能力，一般采用长周期扩频序列，比如GPS系统的P码长度超过242位，码周期大约为7天，相比于C/A码，长周期扩频码具有抗干扰能力强、防欺骗和定位精度高的优点。常用的扩频信号捕获方法，包括滑动相关法、同步头法、发射参考信号法、匹配滤波器法等，对周期较短的扩频序列是有效的，但是对于长码扩频信号，如GPS系统P码，这些方法由于捕获速度慢而制约了接收机的性能。由于长码扩频信号在抗干扰、抗欺骗方面的优点，其应用领域越来越广泛，对于长码扩频信号的捕获，常见的信号捕获方法包括：XFAST算法XFAST算法原理如图2所示，采集中频输入信号序列长度为L，本地参考码长度为L×M，将本地码分成M个子序列，对每个长度为L的子序列进行算术合并(重叠)，叠加的码序列和输入信号长度都是L，使用FFT技术完成频域捕获搜索。但是各区段叠加的码片之间存在一定的互相关性，叠加操作将产生背景噪声，降低信噪比；此外接收信号的数据调制使XFAST算法受到信号极性翻转的影响，进一步降低了信噪比。基于并行相关器的方法基于并行相关器的捕获原理如图3所示，利用FFT将二维搜索转换为一维搜索，提高了捕获速度。但是在接收机不确定时间误差的情况下，并行相关器的并行度决定了捕获时间，增大并行相关器的规模会成倍的增加功耗和硬件资源开销；与XFAST算法类似，调制数据极性翻转会导致相干积累增益降低，降低系统的信噪比。基于FFT的并行相关捕获算法基于FFT的并行相关捕获算法原理如图4所示，利用FFT代替大规模并行相关器，降低计算量从而提高了速度。但对于周期较长的扩频信号来说，FFT的点数是难以接受的；时间上的不确定性对应码段不是周期序列，该方法不适用；此外未考虑接收信号存在频偏的情况，较大的频偏会导致相关峰过小从而增加门限检测的漏报概率。综上，现有长码扩频信号捕获方法存在信噪比降低、运算量大、硬件复杂度高、捕获时间长、漏报概率高等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种降低搜索算法复杂度、提高捕获速度的长码扩频信号的快速捕获方法及装置。本专利技术提供的长码扩频信号的快速捕获方法，包括：步骤1：将信号接收机接收到的长码扩频信号下变频到中频，得到中频信号s(t)，对中频信号采样后得到中频采样信号s(n)；步骤2：对中频采样信号s(n)进行载频分析得到中频采样信号s(n)的载频步骤3：用载频调制扩频序列p(n)得到中频长码扩频调制序列pIF(n)；步骤4：将中频采样信号s(n)分为M个数据分块：s(n)＝[s1(n),s2(n),…,si(n),…,sM(n)]；步骤5：将长码扩频调制序列pIF(n)与数据分块si(n)，i＝1、2、…、M，进行相关运算；确定相关峰值最大的数据分块，令该数据分块为sj(n)；步骤6：确定长码扩频调制序列pIF(n)与数据分块sj(n)的相关峰值Y(k)和相位偏移l。进一步，步骤3中长码扩频调制序列其中△T为采样时间间隔。步骤5进一步包括：步骤51：分别对长码扩频调制序列pIF(n)、各个数据分块si(n)，i＝1、2、…、M，进行快速傅里叶变换：P(f)＝FFT(pIF(n))；Si(f)＝FFT(si(n))，i＝1、2、…、M；步骤52：确定相关峰值最大的数据分块，令其为sj(n)：max(IDFT(P(f)·Si(f)H)),i＝1、2、…、M。所述步骤6进一步包括：相关峰值Y(k)＝max{IFFT(P(f)·Sj(f)H)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长码扩频信号的快速捕获方法，其特征在于，包括：步骤1：将信号接收机接收到的长码扩频信号下变频到中频，得到中频信号s(t)，对中频信号采样后得到中频采样信号s(n)；步骤2：对中频采样信号s(n)进行载频分析得到中频采样信号s(n)的载频步骤3：对本地扩频序列p(n)用载频调制得到中频长码扩频调制序列pIF(n)；步骤4：将中频采样信号s(n)分为M个数据分块：s(n)＝[s1(n),s2(n),…,si(n),…,sM(n)]；步骤5：将长码扩频调制序列pIF(n)与数据分块si(n)，i＝1、2、…、M，进行相关运算；确定相关峰值最大的数据分块，令该数据分块为sj(n)；步骤6：确定长码扩频调制序列pIF(n)与数据分块sj(n)的相关峰值Y(k)和相位偏移l。

【技术特征摘要】
1.一种长码扩频信号的快速捕获方法，其特征在于，包括：
步骤1：将信号接收机接收到的长码扩频信号下变频到中频，得到中频信号s(t)，对中
频信号采样后得到中频采样信号s(n)；
步骤2：对中频采样信号s(n)进行载频分析得到中频采样信号s(n)的载频步骤3：对本地扩频序列p(n)用载频调制得到中频长码扩频调制序列pIF(n)；
步骤4：将中频采样信号s(n)分为M个数据分块：s(n)＝[s1(n),s2(n),…,si(n),…,sM(n)]；
步骤5：将长码扩频调制序列pIF(n)与数据分块si(n)，i＝1、2、…、M，进行相关运算；确
定相关峰值最大的数据分块，令该数据分块为sj(n)；
步骤6：确定长码扩频调制序列pIF(n)与数据分块sj(n)的相关峰值Y(k)和相位偏移l。
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51