[发明专利]一种适应高动态环境的长码扩频信号快速捕获方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电通信与导航系统中一种适应高动态环境的长码扩频信号快速捕获方法。

背景技术

在直接序列扩频系统里，伪码捕获在建立良好通信链路中起着非常重要的作用。高动态环境下，扩频接收机与发射机存在较大的相对运动速度，而且考虑到抗干扰、抗截获等因素常常使用较长的扩频码，因此对于接收机来说，在捕获阶段所要搜索的码相位和多普勒频偏范围很大，按照传统串行捕获方法进行捕获时所需要的捕获时间很长，不能满足高动态环境下快速捕获的要求。

目前，高动态情况下扩频信号快速捕获方法主要有三类：(1)用快速傅里叶变换/快速傅里叶反变换实现伪码相位捕获，将码相位的串行搜索变为并行搜索，但多普勒频移和符号翻转对其捕获性能影响很大，而且该捕获算法在对长码进行捕获时需要较长的傅里叶变换资源。(2)用快速傅里叶变换进行多普勒频偏捕获，将多个部分匹配滤波器和快速傅里叶变换相结合，捕获速度很快，但随着伪码周期的变长和对信号的过采样，将消耗大量的硬件资源。(3)二维压缩相关捕获方法，该捕获算法是针对大频偏、长码情况下的扩频系统的快速捕获，码相位和多普勒频偏的压缩搜索是在单位驻留时间内完成的，该方法比传统方法节约了至少一半的时间。但该捕获算法在频率压缩过程中加大了对硬件资源的需求，而且单次驻留捕获带宽受频率压缩通道数限制。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种基于码相位压缩与快速傅里叶变换的高动态长码扩频信号快速捕获方法。其特点在于：(1)在时域上使用码相位压缩相关器进行大区间搜索，在频域上利用快速傅里叶变换并行搜索，与二维压缩相关捕获方法相比，本方法能够进一步减少捕获时间；(2)通过合理选择码相位压缩相关器长度，可完成大多普勒频偏的高动态信号捕获；(3)与基于匹配滤波器或者快速傅里叶变换/快速傅里叶反变换的伪码捕获方法相比，在长伪码周期的情况下，本发明方法复杂度较低，可节约大量硬件资源。

本发明的目的通过以下技术方案实现的：

一种基于码相位压缩与快速傅里叶变换的长码扩频信号快速捕获方法，其特征在于，包括：

A、利用模数转换器对接收机收到的扩频信号进行采样，接着利用数字下变频器来获得复数基带信号；

B、利用码相位压缩与快速傅里叶变换实现时频二维搜索，确定大致的伪码相位区间和频偏区间，记为第一驻留阶段；

C、利用传统的相干累积算法对第一驻留阶段获得的最佳压缩码相位区间内的相位点进行逐个搜索，记为第二驻留阶段。

所述步骤A进一步包括：

A1、设置数模转换器的采样频率为f_s，其值是伪码速率的S倍；

A2、接收机收到的扩频频信号经过模数转换器采样和数字下变频后得到复数基带信号。

所述步骤B进一步包括：

B1、设码相位压缩系数为K，将K路连续相位的本地伪码形成的码压缩序列与复数基带信号进行码相位压缩相关，对码相位区间进行快速、粗略的搜索；

B2、对码相位压缩相关器的输出进行快速傅里叶变换，实现对多普勒频偏的并行捕获。

所述步骤B1进一步包括：

B11、把连续K个码相位定义为一个码相位压缩区间，设整个伪码长度可以划分成L个码相位压缩区间。设某个码相位压缩区间为[τ+iK,τ+iK+K-1]，其中i＝0,1,2,3,…L-1，即i表示该码相位压缩区间的分段序号，τ+iK表示该码相位压缩区间的起始相位，c(τ+iK)表示相位为τ+iK的伪码序列。则通过对该码相位压缩区间内的双极性本地伪码进行求和，得码压缩序列