[发明专利]一种针对短扩频比卫星通信系统的快速码捕获方法

说明书

本发明公开了属于无线通信技术领域的一种针对短扩频比卫星通信系统的快速码捕获方法。在短扩频比卫星通信系统中，由于信息比特频繁翻转，传统基于相关器的码捕获算法检测性能降低。为了克服信息比特翻转的影响，本方法通过对信息比特与扩频码片进行联合估计，获得扩频码的初始状态值，并将初始值加载到本地码发生器，从而完成快速码捕获。由于本发明在扩频比极低的情况下，能有效实现扩频码初始相位的正确估计，避免了码片相位的搜索过程，因此相比于传统的串行搜索方法，节省了大量的捕获时间，同时在复杂度上低于并行捕获。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种针对短扩频比卫星通信系统的快速码捕获方法。

背景技术

目前，卫星终端天线口径逐渐向小型化趋势发展，导致终端天线波束宽度逐渐增大。波束宽度的增加使得终端对于相邻卫星的干扰不容忽视。为了降低邻星干扰，ITU(国际电信联盟)针对小口径卫星终端的发射功率谱密度进行了相应的限制。为了满足ITU的规定，终端可以采用扩频的方式降低发射功率谱密度。由于卫星频谱资源较为宝贵而且短扩频比不需要占用太大的带宽，因此被应用于车载、机载以及卫星物联网终端。

在扩频通信中，为了实现信息的解扩，扩频码捕获是一个重要的环节。传统的码捕获方法包括串行搜索与并行搜索，这些算法都是基于相关器，通过寻找最大的相关峰值来确定扩频码的相位。然而在短扩频比系统中，信息比特的符号翻转现象不容忽视。信息比特调制在扩频码片上，使得扩频码片的符号发生翻转。这种频繁翻转的现象导致传统基于相关的码捕获算法性能降低，检测概率下降严重。

发明内容

本发明的目的是提出一种针对短扩频比卫星通信系统的快速码捕获方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：对一段长度为N的接收信号进行频偏及初相补偿；

步骤2：获取系统参数，包括扩频码生成多项式、扩频比、信号能量以及噪声方差；将以上系统参数以及步骤1中经过初相补偿后的信号送入扩频码与信息比特联合估计模块，得到扩频码初始状态估计值；

步骤3：将步骤2中得到的初始状态估计值送入本地码发生器，产生本地扩频码；

步骤4：将步骤3中产生的本地扩频码与步骤1中经过初相补偿后的信号进行积分与非相关累加运算，运算结果与门限值进行比较；如果运算结果大于门限值，则表明捕获成功，否则捕获失败，并接收另一段长度为N的信号，重复步骤1至步骤3，直到捕获成功。

步骤1中的接收信号为离散时间信号，且已完成下变频、匹配滤波以及采样操作，采样速率为码片速率。

步骤2包含以下子步骤：

步骤21：根据扩频码生成多项式构建因子图；

步骤22：初始化概率信息：其中K代表扩频比，τ代表因子图中的延迟变量节点；

步骤23：初始化对数似然比信息：其中E_c代表信号能量，N₀代表噪声方差，y_k代表步骤1中经过初相补偿后的信号，x_k代表因子图中的第k个扩频码片变量节点，g_i代表因子图中的第i个校验函数节点，h_k代表因子图中的第k个状态转移函数节点，d_k代表因子图中的第k个信息码片变量节点；

步骤24：开始迭代，设置最大迭代次数为IterMax，如果迭代次数达到IterMax则退出迭代，进入步骤25，否则继续迭代；第l次迭代过程如下：

(1)更新校验函数节点g_j到扩频码片变量节点x_k的对数似然比信息：

其中N(g_j)代表因子图中g_j的邻居节点；