[发明专利]扩频通信中二维并行捕获系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种扩频通信中的二维并行捕获系统，具体是指一种卫星导航系统中伪码相位与多普勒频偏的二维并行捕获系统。

背景技术

目前的卫星导航系统均采用扩频技术，包括我国的“北斗一号”和“北斗二号”卫星导航系统。由于卫星信号的捕获性能直接决定着接收机的灵敏度及首次定位时间等关键性能，因此扩频信号的快速捕获问题一直国内外研究的热点问题。对于传统的短伪码的捕获方法相对比较成熟，而对于周期长、速率高的P码进行直接捕获计算量非常之大，如仍采用传统的短伪码捕获方法将耗费很长的捕获时间。随着FPGA技术的逐渐成熟，采用全数字的二维并行捕获成为可能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种扩频通信中二维并行捕获系统，实现卫星导航系统中伪码相位和多普勒频偏的二维并行捕获，从而解决传统的短伪码捕获方法的低效率问题。

本发明提出的扩频通信中二维并行捕获系统：包括检测和校验两部分，所述检测部分包括数据预处理单元、缓存I、部分匹配滤波器、缓存II、FFT、非相干累加单元、缓存III以及峰值搜索单元，所述数据预处理单元将输入的接收信号下变频后降采样，同时本地码降采样，处理后数据存入所述缓存I，存够一次处理数据后送入所述部分匹配滤波器进行并行相干计算，然后将相干结果存入所述缓存II，存够一次处理数据后送入所述FFT计算相干后的频谱，然后送入所述非相干累加单元对频谱值进行非相干累加，非相干累加值存入所述缓存III用于下一轮非相干累加，完成非相干累加后送入所述峰值搜索单元搜索最大值对应的码相位和多普勒频偏，搜索完毕后送入所述校验部分进行校验；所述校验部分包括码延时单元、频偏补偿单元、累加单元以及控制单元，所述码延时单元和所述频偏补偿单元分别根据所述检测单元检测的码相位和多普勒频偏进行码延时及接收信号频偏补偿，处理后的码和信号同时输入所述累加单元进行相干累加和非相干累加，累加结果送入所述控制单元与门限判决，超过门限则捕获成功，否则进行下一段捕获，如遍历所有码相位则捕获失败。

所述数据预处理单元将接收信号与采用NCO和CORDIC产生的本地载波相乘，生成同向分量I和正交分量Q，然后分别进行降采样，将采样率降为码速率的2倍；同时将本地码进行降采样，将采样率降为码速率的2倍。

所述缓存I、缓存II、缓存III均为业内人士所熟知的随机存储器(RAM)。

所述的部分匹配滤波器是指在在每个相位处，接收信号与本地码相乘后，每L个采样点的数据做累加，将原来的M个采样点的接收数据变为现在的P个采样点数据，其中P＝M／L。

所述FFT实现业内人士所熟知的快速傅里叶变换，并取频域结果的实部与虚部的平方和输出。

所述非相干累加单元将所述FFT所得的频域值与缓存III中读出的频域值对应相加，实现非相干累加，累加后的数据再次写入缓存III，用于下一轮相干结果的非相干累加，最后一轮的非相干累加结果直接输出。

所述峰值搜索单元在所述非相干累加单元输出的结果中搜索最大值，最大值所对应的码相位和多普勒频偏即为本段的搜索结果，将其输出至所述校验部分进行校验。

所述码延时单元由RAM及读写控制组成，输入本地码有效时依次写入RAM中，RAM写地址依次加1，读地址则为写地址减所述检测结果中的码相位，从而实现码延时所述检测结果中的码相位后输出。

所述频偏补偿单元将预先设定的载波频率减去多普勒频偏得到补偿后的载波频率，然后根据补偿后的载波频率采用NCO和CORDIC产生本地载波，将本地载波与接收信号相乘，得到补偿后的同向分量I和正交分量Q。

所述累加单元根据所述控制单元设定的累加起始时刻和结束时刻，将所述码延时单元输出的延时后码与所述频偏补偿单元输出的补偿后信号进行相干累加和非相干累加。

所述控制单元根据所述检测部分给出的检测结束标志产生所述累加单元所需的累加起始时刻和结束时刻，并在累加结束时刻将所述累加单元的累加结果与设定的校验门限进行比较，超过门限则捕获成功，否则进行下一段捕获，如遍历所有码相位则捕获失败。

附图说明

图1为本发明的二维并行捕获系统。

图2为本发明的数据预处理单元。

图3为本发明的部分匹配滤波器。

图4为本发明的FFT。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。