【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信，特别涉及一种基于goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法。
技术介绍
1、通信系统在空间、海洋等系统中广泛应用，是决定反应速度的重要因素。特别是在空间卫星通信系统中，接收机必须迅速捕获卫星信号的初始频率和时间偏移。这是因为卫星以高速运动，信号会受到显著的多普勒频移影响，通常在几千赫兹的范围内。因此，接收机需要在较大的频率和时间范围内进行信号的时频搜索，以成功捕获同步信号。信号捕获是无线时间同步系统接收端基带信号处理的首要步骤，其捕获性能的优劣直接影响到跟踪速度和伪距解算的精度，进而决定了系统时间同步的整体精度。
2、在传统无线通信中，伪码捕获是指接收机通过检测和识别接收到的信号中的同步头码字来实现同步的过程。该过程通常包括信号的滤波、提取同步信号、使用相关检测或能量检测方法识别码字、以及通过相位锁定环(pll)或数字锁相环(dpll)进行码同步，以确保接收到的信号与本地生成的信号相匹配，从而实现准确的信号解调和信息提取。然而现有技术中大都仅通过fft进行小范围的时频同步，在大频偏环境下无法同步。若是对大范围频谱都进行fft同步，会导致计算量较高，使得接收机负载较大。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：
2、为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种基于goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，旨在低轨卫星移动通信系统中，实现低复杂度的大范围频偏信号时频同步，同时保持较高的同步精度，是一个多方面的优化问题，并
3、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种基于goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，包括：
5、获取接收信号，对接收信号依次进行预处理、正交i/q分离、下变频至基带信号；
6、设置第一频率索引，通过goertzel算法计算第一频率索引包含的频率点的总幅度，选择幅度值最高的频率作为估计的第一载波频率；
7、基于第一载波频率设置第二频率索引，通过goertzel算法计算第二频率索引包含的频率点的总幅度，选择幅度值最高的频率作为估计的第二载波频率；
8、基于第二载波频率对接收信号进行时频同步，将经过时频同步的信号与本地生成的伪码信号进行相关计算，基于相关性计算结果进行捕获判决；
9、当捕获成功时，基于时频同步的信号和伪码信号获取捕获完成的信号。
10、本专利技术进一步的技术方案：所述预处理包括带通滤波和离散化。
11、本专利技术进一步的技术方案：所述正交i/q分离的公式为：
12、同相分量：i[n]＝re(s[n])
13、正交分量：q[n]＝im(s[n])
14、其中，s[n]为预处理后的接收信号，i(t)表示同相分量信号，表示在时间t时刻的同相分量；q(t)为正交分量信号，表示在时间t时刻的正交分量。
15、本专利技术进一步的技术方案：所述下变频至基带信号，包括：
16、根据无线通信系统的工作的载波频率fc，生成本地载波信号：
17、
18、其中，a为幅度系数；
19、利用本地载波生成产生的c1和c2信号，将接收信号s[n]从中高频段搬移至低频段得到基带信号：
20、ibase[n]＝i[n]·c[n]+q[n]·s[n]
21、qbase[n]＝q[n]·c[n]-i[n]·s[n]
22、接收信号的基带信号如下：
23、sbase[n]＝ibase[n]+jqbase[n]。
24、本专利技术进一步的技术方案：所述设置第一频率索引，包括：
25、设置一组间隔为500hz的频率组进行粗频偏估计：
26、ftarget＝[1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000]
27、根据接收信号的特性和预期的多普勒频移范围，假设待估计频率点为fi∈ftarget和信号长度n，则估计对应的第一频率索引k：
28、
29、本专利技术进一步的技术方案：所述通过goertzel算法计算第一频率索引包含的频率点的总幅度，包括：
30、初始化临时变量y[-1]＝0，y[-2]＝0，对于每个样本n，进行迭代计算，更新状态变量：
31、同相变量：
32、正交变量：
33、经过n次迭代，处理完所有输入样本后，计算待估计的k频点的功率x[k]为：
34、同相结果：
35、正交结果：
36、同时，计算其各路幅度为：
37、同相信号的幅度：
38、正交信号的幅度：
39、总幅度：
40、
41、本专利技术进一步的技术方案：所述基于第一载波频率设置第二频率索引，包括：
42、对第一载波频率fest附近进行精细频偏估计，设定精细同步的频率分辨率为50hz，精细搜索范围为fest±250hz，生成精细目标频率列表：
43、ffine_target＝{fest-250,fest-200,...,fest+200,fest+250}
44、对于每个精细目标频率ffine_target[i]，计算其对应的频率索引k：
45、
46、本专利技术进一步的技术方案：所述基于相关性计算结果进行捕获判决，包括：
47、确定相关函数的最大值，将最大值相关函数与设定的捕获门限值进行对比：如果最大值相关函数大于捕获门限值，则判定为捕获成功，并记录捕获的频率ffinal和相位信息；如果小于捕获门限值，则认为捕获失败。
48、本专利技术进一步的技术方案：所述基于时频同步的信号和伪码信号获取捕获完成的信号，包括：
49、将时频同步的信号与伪码信号plocal[n-mmax]相乘，获取捕获完成的信号，其中mmax为相关函数的最大值对应的延迟。
50、一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的方法。
51、本专利技术的有益效果在于：
52、本专利技术提供的一种基于goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，与现有技术相比，具有以下优点：
53、第一，本专利技术通过基于goertzel算法的双层时频同步方法，显著提高了伪码捕获的效率和准确性。粗同步阶段利用goertzel算法快速估计信号的载波频率，有效抵御动态频率偏移和多普勒效应，从而快速锁定信号。精同步阶段利用分辨率更高的频率组，对粗频偏得到的结果附近频率进行估计。这种分层的同步方式不仅降低了计算复杂度，还增强了系统在复杂信道条件下的抗干扰本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于Goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种基于Goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，所述预处理包括带通滤波和离散化。
3.根据权利要求1所述一种基于Goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，所述正交I/Q分离的公式为：
4.根据权利要求1所述一种基于Goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，所述下变频至基带信号，包括：
5.根据权利要求1所述一种基于Goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，所述设置第一频率索引，包括：
6.根据权利要求5所述一种基于Goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，所述通过Goertzel算法计算第一频率索引包含的频率点的总幅度，包括：
7.根据权利要求1所述一种基于Goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，所述基于第一载波频率设置第二频率索引，包括：
8.根据权利要求7所述一种基于Goertzel
9.根据权利要求1所述一种基于Goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，所述基于时频同步的信号和伪码信号获取捕获完成的信号，包括：
10.一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种基于goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，所述预处理包括带通滤波和离散化。
3.根据权利要求1所述一种基于goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，所述正交i/q分离的公式为：
4.根据权利要求1所述一种基于goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，所述下变频至基带信号，包括：
5.根据权利要求1所述一种基于goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，所述设置第一频率索引，包括：
6.根据权利要求5所述一种基于goertzel的快速无线时频同步伪码捕获方法，其特征在于，所述通过goert...
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