[发明专利]基于FFT全相干累积时频域并行捕获方法

摘要

本发明公开了基于FFT全相干累积时频域并行捕获方法，旨在实现低信噪比、大频偏、突发直接序列扩频信号的快速捕获。本发明有两大实现部分：基于FFT的伪码相关和基于FFT的全相干累积。采用两个符号相关和补零FFT方法进一步降低了伪码相关过程中的sinc损耗和累积过程中的扇贝损耗。该并行捕获方法通过大量中间数据信息的缓存和基于FFT的并行处理架构降低了处理资源消耗，在短时间内累积得到很高的相关峰信噪比，在并行搜索伪码相位的过程中同时高精度地估计出多普勒频偏，降低了平均捕获时间。

主权项

一种基于FFT全相干累积时频域并行捕获方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一，中频模拟信号经过AD转换得到中频采样信号，对采样信号进行数字正交下变频、低通滤波处理，获得基带信号I、Q。通过采样率变换，信号采样速率为2倍扩频码速率。其中，R_b表示接收信号符号速率，L_c表示伪码码长，同步头是全“1”序列。L表示一个符号周期内采样数据长度，满足L＝2L_c；V表示相干累积符号数；令表示向上取整。步骤二，捕获启动。时域圆周相关等价于频域共轭相乘，伪码相关模块的输入包括接收信号和本地伪码。其中本地伪码由1个符号周期的伪码和1个符号周期的全零序列组成，经过补零FFT和共轭操作后，其结果存储在本地缓存器中。接收信号为2个符号周期的采样数据s(iT_s)，i＝0,1,…,2L‑1，经过补零FFT后，获得频域数字信号S(k)，k＝0,1,…,2L‑1,2L,2L+1。依次循环移位得到S(k‑u)，u＝‑U,…U，分别与本地存储的伪码频域共轭值相乘，然后进行IFFT操作，最后将输出结果的前L个数据存在三维矩阵[X]_L×V×U中的X(1:L,1,u)位置上。因此，信号频域移位补偿后剩余多普勒频偏范围大小为1/(2LT_s)，即|Δf_d|≤1/(4LT_s)。需要注意的是，为满足FFT运算2的幂次方要求，时域序列补零，导致范围略小于1/(2LT_s)，但其影响很小可忽略。步骤三，对新进入伪码相关模块的第v、v+1个符号数据重复步骤2操作，结果存在X(1:L,v,1:U)。当矩阵存满V列后，步骤四启动。如果缓存空间即矩阵被存满，相关结果重新存在矩阵第1列，依次类推，更新矩阵[X]_L×V×U。步骤四，按行l、页u依次取矩阵X的V列数据X[l,v:(v+V),u]，补零做M点FFT运算，得到矩阵[Y]_L×M×U。其中起始列v的初始值为0，后续操作逐渐累积，最小累积步进为1，具体值应根据系统处理速度来设计。步骤五，对矩阵[Y]_L×M×U进行最大值搜索，如果最大值过门限，则捕获成功，进入跟踪状态。否则捕获失败，继续上述步骤。其中，过门限的最大值Y(l₀,m₀,u₀)的坐标l₀表示接收信号的初始相位，坐标m₀和u₀共同表示接收信号的多普勒频偏。