[实用新型]一种基于频域的PN码快速捕获装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于频域的PN码快速捕获装置，属于通信抗干扰技术领域。

背景技术

在采用CDMA通信体制的低轨卫星通信系统中，卫星相对地球具有很大的径向速度和加速度，使得接收信号附加了很大的多普勒偏移及其变化率，并且它过境时间短，所以要求星上系统能够快速的进行PN码的捕获。一种低轨卫星通信系统上行链路42阶长PN码用于区分用户，11阶短PN码进行卫星和轨道面的区分，频偏范围为±45kHz，频偏变化率为200Hz/s，PN码不确定度±64chip。由于上行链路没有导频信道，要求接入信道在20ms全零范围内完成长码和短码的捕获，在Eb/No等于7dB时捕获概率达到95%。

PN码捕获结构主要有三种：频率码相位二维搜索捕获、码相位并行捕获和频率并行捕获方法。频率码相位二维捕获方法示意图如图1a所示，在频率和码相位上进行二维搜索，这种方法占用资源最少，但是捕获时间很长，当频偏范围和码不确定度较大时，不能够满足实际需求；码相位并行捕获方法示意图如图1b所示，在搜索一个频率单元的同时搜索所有的码相位单元，主要包括匹配滤波法和基于FFT的码相位并行捕获，匹配滤波器实现全并行码相位搜索，占用资源巨大，基于FFT的码相位搜索方法需要完成两次FFT和一次IFFT操作，当PN码很长时，占用资源较多，并且当频偏较大时，需要搜索的频率点数太多，均不适用于低轨卫星通信系统的捕获；频率并行捕获方法示意图如图1c所示，在搜索一个码相位的同时可以搜索所有的多普勒频率单元，码相位串行搜索，当PN码不确定度较大时，搜索时间较长。

发明内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种扩频体制下低轨卫星星载通信接收机PN码快速捕获装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种基于频域的PN码快速捕获装置，包括并行相关单元、FFT处理单元、门限判决单元和策略控制单元；

策略控制单元控制PN码生成器生成IQ两路PN码，并输出控制信号至FFT处理单元和门限判决单元进行多码相位搜索；

并行相关单元由M个并行相关器组成，每个并行相关器对输入的扩频调制IQ两路信号分别与PN码生成器生成的IQ两路PN码进行相关，输出M组相关值至FFT处理单元；

FFT处理单元包括M个RAM、复用选择器、N点FFT计算模块和累加器；M组相关值分别存储在M个RAM中，每个RAM与复用选择器之间进行数据通信，复用选择器的输出连接N点FFT计算模块，N点FFT计算模块通过复用选择器从RAM中按顺序完成M个PN码相位的N点FFT运算，运算结果输出至累加器进行非相干累加，累加结果输出至门限判决单元；

门限判决单元根据累加结果确定自适应门限，搜索最大值并且记录最大值对应的位置和当前的PN码相位，根据自适应门限和最大值在策略控制单元的控制下进行PN码的捕获。

本实用新型与现有技术相比有益效果为：

（1）本实用新型采用基于频域的PN码快速捕获方法进行多普勒频率的并行搜索，硬件实现上进行部分码相位的并行搜索，采用自适应门限计算和多码相位搜索捕获策略，当Eb/No等于7dB时，在20ms内能够完成捕获，捕获概率达到98%以上，并且能够到达资源和速度的折中，适应星上的处理要求；通过改变相关长度X、部分相关值个数P和码相位的搜索个数Q等参数，合理进行资源配置，适应不同的应用环境，在结构不变的情况下减少资源的占用，实现灵活，可扩展性强。

（2）本实用新型采用频率并行搜索结构，实现上部分码相位并行搜索，采用相关器复用和FFT计算模块复用设计，减少捕获时间和硬件资源开销。

（3）本实用新型采用多码相位搜索策略，在信号大动态范围下都能够对码相位进行准确的捕获，并且通过参数修改可以更改部分相关长度、部分相关值的个数和码相位的搜索个数，实现资源的动态分配，实现灵活。

附图说明

图1a-1c为一般PN码捕获示意图，其中，1a：频率码相位二维搜索，1b：码相位并行搜索，1c：频率并行搜索；

图2为本实用新型频率并行PN码捕获实现结构；

图3 为单路相关器的实现结构；

图4为自适应门限计算判决实现框图；

图5为捕获策略控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步介绍。

图2为PN码捕获实现结构，主要分四部分：并行相关单元、FFT处理单元、门限判决单元和策略控制单元。

一、并行相关单元：输入的扩频调制信号首先进入并行相关单元。