[发明专利]基于频率折叠的短周期扩频码时频并行搜索方法

摘要

基于频率折叠的短周期扩频码时频并行搜索方法属于扩频通信技术领域，其特征在于，通过对不同频率下接收信号的折叠，实现对频率单元的并行搜索，再通过FFT实现接收信号与本地伪码的相关，实现对码相位单元的并行搜索，在实现时，根据待搜索的频率范围以及频率搜索步长，确定待搜索的频率单元数，再对所有频率单元格上的信号进行折叠，然后把折叠后的信号用FFT技术实现该信号与本地伪码间的并行相关，实现码相位的并行搜索，本方法在不显著增加算法复制度和硬件实现规模的条件下，同时实现了载波频率单元和码相位单元的并行搜索，提高了搜索速度，减少了伪码捕获时间。

主权项

1.基于频率折叠的短周期扩频码时频并行搜索方法，其特征在于，该方法是在接收端的DSP信号处理器中按如下步骤实现的：步骤(1)初始化向DSP信号处理器输入待搜索的频率范围fu和频率搜索步长fstep，以及待搜索的频率单元数K＝fu/fstep；步骤(2)该DSP接收经前端A/D采样KTp秒的数字信号r(n)，n＝0，1，2，...，KN-1。Tp为短周期扩频码的周期，设定值；把r(n)等长地分为K组信号bk(n)，n＝0，1，2，...，N-1，k＝0，1，2，...，K-1，每组长度为Tp秒。然后再把K组信号bk(n)分别映射到待搜索的频率单元格上，使一组信号对应一个频率格，并对映射后的信号进行折叠，得到信号b(n)：$b\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{K-1}{\Sigma }}{b}_k\left(n\right),$ n＝0，1，2，...，N-1；步骤(3)该DSP中的FFT单元对步骤(2)得到的折叠后的信号b(n)进行FFT运算，得到信号B(m)：$B\left(m\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}b\left(n\right)e^{-j\frac{2\pi }{N}\mathrm{nm}},$ m＝0，1，2，...，N-1，$j=\sqrt{-1};$ 步骤(4)将步骤(3)得到的信号B(m)与信号L*(m)相乘，得到信号Y(m)，再对该信号Y(m)进行IFFT变换，得到时域信号d(n)：$L\left(m\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}l\left(n\right)e^{-j\frac{2\pi }{N}\mathrm{nm}},$ m＝0，1，2，...，N-1，$j=\sqrt{-1},$ L(m)为本地伪码l(n)FFT运算后的结果，Y(m)＝B(m)L*(m)，m＝0，1，2，...，N-1，L*(m)是信号L(m)的复共轭，$d\left(n\right)=\frac{1}{N}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}Y\left(m\right)e^{j\frac{2\pi }{N}\mathrm{mn}},$ n＝0，1，2，...，N-1；步骤(5)存储所有N点‖d(n)‖2值，n＝0，1，2，...，N-1，“‖‖”表示取模符号；步骤(6)重复步骤(2)～步骤(5)，共F次，将每次步骤(5)得到的结果记为‖d1(n)‖2，i是非相干累加次数脚标，然后进行非相干累加，得到信号c(n)：$c\left(n\right)=\underset{i=0}{\overset{F-1}{\Sigma }}{\left|\right|d_i\left(n\right)\left|\right|}^2,$ n＝0，1，2，...，N-1，i＝1，2，...，F，其中F表示根据非相干累加的次数，由用户根据接收信号的信噪比来确定；步骤(7)从c(n)中选出最大值cmax：$c_{\max }=\underset{n}{\max }\left\{c\left(n\right)\right\},$ 根据最大值cmax所在的位置来确定待搜索的伪码相位；步骤(8)用基于FFT的频率并行搜索方法在步骤(7)所得的伪码相位上进行频率搜索，得到载波频率；在步骤(7)中，对非相干累加后的结果可以用设定门限Po的方法来代替找最大值cmax：$P_o=\sqrt{-2\mathrm{KN}({\delta }^2+A^2)\ln P_{\mathrm{fa}}},$ Pfa是用户设定的单个待搜索单元的虚警概率，δ2表示噪声方差，A为接收信号幅度，K表示频率折叠次数，N由短周期扩频码在一个周期内的采样点数决定。