[发明专利]一种扩频捕获方法及其实现的接收端

说明书

技术领域

本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种多径信道下直接序列扩 频通信系统中定时同步的扩频捕获方法及其实现的接收端。

背景技术

直接序列扩频通信系统中的定时同步一般分为扩频捕获与扩频 跟踪两个阶段。扩频捕获为初始同步，也称粗同步。扩频跟踪为初始 同步后的跟踪阶段，也称细同步。比较实用的扩频捕获方法一般有滑 动相关法和匹配滤波法两种方法。对于数字接收机而言，两者都是基 于相关的思想，即用本地的相关模板与接收到的发送扩频信号进行逐 相位(采样间隔)相关。如果相关值的能量大于某一门限，认为该相 位可能是初始同步。初始同步阶段一般会使本地扩频序列与接收到的 扩频序列相位差小于T_c/2(T_c为码元间隔)，然后再利用细同步使相 位偏差控制在一个采样间隔之内。

滑动相关法是指采用本地相关模板和接收扩频信号均滑动的办 法来减少模板长度，由于扩频序列一般比较长，例如实际应用中常见 的PN(Pseudorandom Noise，伪随机噪声)序列，因此可以采用滑动 相关法实现硬件资源的节省。例如，如果每次滑动n个码片，则模板 长度为n，一般n可以远小于扩频序列的长度N。但滑动相关法在每 个扩频序列持续时间内，只能确定一个相位是否可能为初始同步，从 而导致建立初始同步的平均时间很长。因此实际一般会采用并行滑动 相关法来减少初始同步时间。

而匹配滤波法则是指本地扩频模板不滑动，而接收到的发送扩频 信号逐相位滑动。本地相关模板长度等于扩频序列长度N。匹配滤波 法每个相位都会有一个相关值输出，因此，理论上在一个扩频周期内， 一定能够初始捕获。匹配滤波法建立初始同步的平均时间很短，为 1/2个扩频周期，但每个相位即每个采样间隔内都需要输出一个相关 值，造成对硬件计算速率要求过高。因此，实际一般会采用并行匹配 滤波法来降低硬件计算速率。

可见，不论是滑动相关法还是匹配滤波法，实际采用的都是并行 结构。假设并行度为m，则并行滑动相关法一个扩频周期内可以判断 m个相位是否可能为初始同步，而并行匹配滤波法每一路相关器的计 算速率可以降低m倍。

一般并行结构捕获检测算法又包括门限比较法与最大值法。其 中，门限法可描述为：首先得到m路相关值的能量(I路信号与Q路 信号的平方和)；再求得最大能量值；最后，判断最大能量值是否超 过门限，如果是则认为是初始捕获，否则本地模板滑动m个相位， 继续按需重复以上步骤。然而上面的捕获算法尚存在如下缺陷：第一， 计算m路相关值的能量需要用到乘法，硬件实现时会消耗大量硬件 资源；第二，求能量最大值需要进行排序，硬件实现时会消耗大量硬 件资源；第三，判断初始捕获的方法受噪声影响大，对于信噪比较低 的情况容易产生假同步，且同步相位容易产生偏差。而峰值法是对一 个扩频周期中各个相位的相关值的能量进行排序，找到最大值的相 位，再判断相邻几个扩频周期的最大值是否在同一个相位。该方法也 需要用到乘法器，需要更为复杂的排序。求最大值容易受噪声影响， 尤其是在有多径的情况下，最大值相位就难以精确判断。综上可知， 门限比较检测法和最大值法都容易受噪声的影响。在信噪比较低、有 多径的情况下性能较差。为了增大信噪比，一般会采用更长的扩频序 列，但这样势必增加前导序列的长度，导致系统效率降低。而为了使 捕获相位偏差小于T_c/2，排序求最大值必不可少，系统复杂度就不可 避免地较高。

而在多径环境下，一方面单条径的信噪比一般较低，需要克服信 噪比较低的影响；另一方面，初始捕获并不需要使相位偏差小于T_c/2， 而是只需要确认某相位附近有一个是否有一条几乎最早到达、能量较 大的一条径。因为扩频捕获之后系统会进行信道估计，各条径的精确 相位和幅度都会在信道估计时确定。可见，常用的扩频捕获算法应用 于多径环境下会有很多缺陷。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种扩频捕获方法及其实现的接收端，以解 决现有技术中常见的扩频捕获算法应用于多径环境下的上述缺陷。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明的技术方案提出一种扩频捕获方法， 包括：

接收端以当前相位为参考相位，并利用本地相关模板，对接收到 数据帧中的扩频序列进行m路并行相关处理，得到第一m路相关值， m为大于1的自然数；