一种直接序列扩频长码的折叠捕获方法技术

本发明专利技术公开了一种直接序列扩频长码的折叠捕获方法，方法包括：将高频扩频信号经过预处理和混频处理后与本地折叠码进行部分匹配相关，相关结果存储在一个二维寄存器当中，对相关结果进行分组FFT运算与累加，得到相关结果相同码相位的功率谱，将I/Q路功率谱模平方和后得到一个远大于较其他功率谱幅值的最大峰值，将最大峰值与门限值相比较，若大于门限值，则此时该峰值对应的本地扩频码相位偏移量与输入信号的码偏移量一致，同时通过对应的本地扩频码可得出输入信号的多普勒频偏估计值。将本地码折叠，一次相关可搜索多个码相位，同时将相关结果进行分组FFT，可减小运算难度和减少计算时间。减少计算时间。减少计算时间。

【技术实现步骤摘要】
一种直接序列扩频长码的折叠捕获方法


[0001]本专利技术涉及一种直接序列扩频长码的折叠捕获方法，属于扩频通信


技术介绍

[0002]扩频通信由于具有良好的抗多径效应、抗干扰能力强、保密性好等诸多优点，被广泛运用。
[0003]对于一套完整的扩频通信系统来讲，主要可分为发射端与接收端。发射端主要是将待传输的数据信息经过扩频码序列调制，实现了数据信息的频谱扩展，再进行成型滤波后进行传输；接收端则将经过无线传播后的信号接收下来，利用与发射端相同的扩频码序列进行相关运算，实现同步接收、解扩和恢复原始要传输的数据信息。整个无线传输系统最终的目的是使得原始数据与解扩恢复后的数据信息相一致，这样就做到了数据的无误传输。
[0004]但整个信号通过无线信道传输后，难免会收到传输环境如噪声、障碍物、相对移动等之类的影响，使信号在传输过程中发生错码，使得通信系统的有效性变低。而扩频通信系统的捕获是数据经过无线信道传输后到达的第一个处理模块，这直接决定了后续同步与解扩的性能，所以对捕获系统的研究尤为重要。

技术实现思路

[0005]直接序列扩频通信系统中的同步一般可分为两个阶段：捕获和跟踪。扩频捕获也称粗同步，实现数据的初始同步，确定数据码元的码相位确定在一个1/2个码元间隔偏差范围内。扩频跟踪也称细同步，是初始同步后的跟踪阶段，利用PN码的自相关性将相位偏差控制在一个采样间隔以内。
[0006]对于DSSS快速捕获方法，主要可分为两类：时域捕获和频域捕获。基于时域的捕获方法有利用匹配滤波器串行/并行捕获，基于频域的捕获方法有利用FFT进行循环相关实现并行匹配搜索。将时域相关和频域并行FFT搜索联合进行搜索，结合的技术称为部分匹配滤波PMF—FFT，以及再衍生出的一系列优化算法。其中时域捕获方法匹配滤波法将每一个码相位与本地码进行相关运算，其结构实现简单，但所需的寄存器和运算单元过多，以至于捕获时间太长。频域捕获方法并行FFT法进行频域共扼卷积捕获时间快，但实现复杂度过高。基于PMF－FFT的快速捕获的纠正频偏能力收到FFT点数的制约，不一定能满足大频偏、资源受限的需求。
[0007]本专利技术的目的针对现有捕获技术存在的上述问题，提供一种直接序列扩频长码的折叠捕获方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0009]第一方面，本专利技术提出了一种直接序列扩频长码的折叠捕获方法，包括：
[0010]S1、获取接收到的通过无线信道传输的高频扩频信号；
[0011]S2、将所述高频扩频信号进行下变频处理、A/D转换，得到数字中频信号；
[0012]S3、对数字中频信号进行能量检测；
[0013]S4、响应于检测到分组信号能量，将所述数字中频信号进行预处理调制为固定位宽的数据，得到预处理后的数据；对所述预处理后的数据利用正交的载波进行数字下变频处理，得到I/Q两路正交数据；
[0014]S5、获取本地扩频码模块产生的M*L点本地扩频码数据；对本地扩频码数据进行本地码错开N码片叠加，得到M*L个折叠码；
[0015]S6、将I/Q两路正交数据和折叠码进行部分匹配相关运算，得到折叠码与I/Q两路正交数据的部分匹配相关结果；
[0016]S7、对所述部分匹配相关结果进行分组得到分组后的匹配相关结果，对分组后的匹配相关结果中的每一组分别进行频域FFT转换，得到频域数据；将设定周期的频域数据进行累加处理得到M个频域能量K；
[0017]S8、将M个频域能量K中的最大值与自适应门限值进行比较；
[0018]响应于M个频域能量K中的最大值未超过自适应门限值，更新本地扩频码模块产生的M*L点本地扩频码数据，重复步骤S5到步骤S8进行下一轮捕获；
[0019]S9、响应于M个频域能量K中的最大值超过自适应门限值，表明捕获成功；将M个频域能量K值中的最大值对应的折叠码还原成一组未折叠的N段本地扩频原码，将高频扩频信号与N段本地扩频原码分别进行相关运算，确定对齐的本地扩频码数据的位置信息，实现直接序列扩频长码的折叠捕获。
[0020]在一些实施例中，S3、对数字中频信号进行能量检测，包括：
[0021]数字中频信号中包含噪声，数字中频信号r
n
＝s
n
+w
n
，s
n
为接收信号，w
n
为噪声分量，使得判决分量m
n
选为接收信号能量在窗口长度L下的累加和，表示为使判决分量与预定阈值T
h
比较后判定分组检测情况：
[0022]H0:m
n
＜T
h
没有出现分组
[0023]H1:m
n
≥T
h
出现分组
[0024]其中r
n
‑
k
为数字中频信号延迟k后的值，为r
n
‑
k
的共轭值，n、k为0～L
‑
1的变量。
[0025]在一些实施例中，将所述数字中频信号进行预处理调制为固定位宽的数据，得到预处理后的数据,包括：
[0026]将数字中频信号调制为固定位宽的数据，并将数据分为M个数据块，每个数据块包含L点数据记为x
i
(n)，其中i＝0，1,...,M
‑
1，n＝0,1,...,L
‑
1，并用寄存器将各段数据顺序寄存。
[0027]在一些实施例中，对所述预处理后的数据利用正交的载波进行数字下变频处理，得到I/Q两路正交数据，包括：
[0028]将预处理后的数据x
i
(n)利用正交的载波进行数字下变频处理，得到：
[0029]Ix
i
(n)＝x
i
(n)*sin(2π*f
I
*m*t
s
),i＝0,1,...,M
‑
1,n＝0,1,...,L
‑
1；
[0030]Qx
i
(n)＝x
i
(n)*cos(2π*f
I
*m*t
s
),i＝0,1,...,M
‑
1,n＝0,1,...,L
‑
1，
[0031]其中，Ix
i
(n)为I路正交数据，Qx
i
(n)为Q路正交数据，f
I
为发射端中频载波频率，t
s
为采样时间，m为第m个采样点，窗口长度L。
[0032]在一些实施例中，S5、获取本地扩频码模块产生的M*L点本地扩频码数据；对本地扩频码数据进行本地码错开N码片叠加，得到M*L个折叠码，包括：
[0033]本地扩频码数据分为M段，每段长度为L个码元r
i
(n)，记为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直接序列扩频长码的折叠捕获方法，其特征在于，包括：S1、获取接收到的通过无线信道传输的高频扩频信号；S2、将所述高频扩频信号进行下变频处理、A/D转换，得到数字中频信号；S3、对数字中频信号进行能量检测；S4、响应于检测到分组信号能量，将所述数字中频信号进行预处理调制为固定位宽的数据，得到预处理后的数据；对所述预处理后的数据利用正交的载波进行数字下变频处理，得到I/Q两路正交数据；S5、获取本地扩频码模块产生的M*L点本地扩频码数据；对本地扩频码数据进行本地码错开N码片叠加，得到M*L个折叠码；S6、将I/Q两路正交数据和折叠码进行部分匹配相关运算，得到折叠码与I/Q两路正交数据的部分匹配相关结果；S7、对所述部分匹配相关结果进行分组得到分组后的匹配相关结果，对分组后的匹配相关结果中的每一组分别进行频域FFT转换，得到频域数据；将设定周期的频域数据进行累加处理得到M个频域能量K；S8、将M个频域能量K中的最大值与自适应门限值进行比较；响应于M个频域能量K中的最大值未超过自适应门限值，更新本地扩频码模块产生的M*L点本地扩频码数据，重复步骤S5到步骤S8进行下一轮捕获；S9、响应于M个频域能量K中的最大值超过自适应门限值，表明捕获成功；将M个频域能量K值中的最大值对应的折叠码还原成一组未折叠的N段本地扩频原码，将高频扩频信号与N段本地扩频原码分别进行相关运算，确定对齐的本地扩频码数据的位置信息，实现直接序列扩频长码的折叠捕获。2.根据权利要求1所述的直接序列扩频长码的折叠捕获方法，其特征在于，S3、对数字中频信号进行能量检测，包括：数字中频信号中包含噪声，数字中频信号r
n
＝s
n
+w
n
，s
n
为接收信号，w
n
为噪声分量，使得判决分量m
n
选为接收信号能量在窗口长度L下的累加和，表示为使判决分量与预定阈值T
h
比较后判定分组检测情况：H0:m
n
＜T
h
没有出现分组H1:m
n
≥T
h
出现分组其中r
n
‑
k
为数字中频信号延迟k后的值，为r
n
‑
k
的共轭值，n、k为0～L
‑
1的变量。3.根据权利要求1所述的直接序列扩频长码的折叠捕获方法，其特征在于，将所述数字中频信号进行预处理调制为固定位宽的数据，得到预处理后的数据,包括：将数字中频信号调制为固定位宽的数据，并将数据分为M个数据块，每个数据块包含L点数据记为x
i
(n)，其中i＝0，1,...,M
‑
1，n＝0,1,...,L
‑
1，并用寄存器将各段数据顺序寄存。4.根据权利要求1所述的直接序列扩频长码的折叠捕获方法，其特征在于，对所述预处理后的数据利用正交的载波进行数字下变频处理，得到I/Q两路正交数据，包括：将预处理后的数据x
i
(n)利用正交的载波进行数字下变频处理，得到：
Ix
i
(n)＝x
i
(n)*sin(2π*f
I
*m*t
s
),i＝0,1,...,M
‑
1,n＝0,1,...,L
‑
1；Qx
i
(n)＝x
i
(n)*cos(2π*f
I
*m*t
s
),i＝0,1,...,M
‑
1,n＝0,1,...,L
‑
1，其中，Ix
i
(n)为I路正交数据，Qx
i
(n)为Q路正交数据，f
I
为发射端中频载波频率，t
s
为采样时间，m为第m个采样点，窗口长度L。5.根据权利要求1所述的直接序列扩频长码的折叠捕获方法，其特征在于，S5、获取本地扩频码模块产生的M*L点本地扩频...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂良峰，赵来定，张更新，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：