基于扩频技术的高数据速率突发通信快速捕获方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于超短波通信系统技术领域，特别涉及一种基于扩频技术的高数据速率突发通信快速捕获方法及装置，包括：以2倍扩频码速率为累加清零信号对基带数据进行累加降采；矢量存储降采样基带信号和2倍扩频码速率采样的扩频码，降采样基带数据分别以2倍扩频码速率滑动，本地扩频码相位固定不滑动，并在相同时钟作用下，将二者分组进行异或累加，求出此半码片相位的非相干峰值并比较大小，直到完成所有半码片相位非相干峰值比较并锁存最大值、第二大值、第三大值及其所在码相位，并求得所有码相位非相关峰值平均值，从而判定信号是否捕获成功；能够快速实现基于扩频技术的高数据速率超短波突发通信的捕获，且硬件实现复杂度较低。

【技术实现步骤摘要】
基于扩频技术的高数据速率突发通信快速捕获方法及装置
本专利技术属于超短波通信系统
，尤其涉及一种基于扩频技术的高数据速率突发通信快速捕获方法及装置。
技术介绍
超短波信道的频段约为30～300MHz，具有通信距离较远、通信费用低廉、抗毁性强等优点，在军事通信等领域占重要地位。超短波通信主要以空间波视距传输，受地形及建筑物影响较大；而用于空地通信时，受地物影响较小，传播距离更远。扩频通信以其抗噪声、抗衰落、抗干扰、抗多径能力强，且具有信息隐蔽性、低截获概率等优点受到广泛应用。在航空通信系统中，机载电台或伞包与地面电台高速率的数据交换，使地面电台能够及时获取飞机或伞包的各种状态参数，比如位置、速度、角度等。为了加强机载电台与地面电台通信的保密特性和抗干扰特性，使决策者能够得到准确、未被窃听，未被干扰的空中信息，基于扩频技术和软件方法设计的数字化机载电台超短波通信系统被广泛应用。为了从接收到的信号中解调出数据信息，基带数字信号处理部分需要通过混频彻底地剥离数字中频信号中包括多普勒在内的载波，并且通过扩频码相关运算再彻底地剥离信号中的扩频码，而剩下的信号便是经BPSK调制的数据信息。常规的串行二维搜索算法是在时域内对信号的多普勒频移和扩频码相位进行二维串行扫描式搜索。对于频率搜索通常以已知载波频率作为频带搜索开始值，然后左右交替地逐渐对其两边的频带进行搜索，直至最后检测出信号或者搜索完所有频带为止。当在某个频带内搜索信号时，码相位按照从小到大的顺序进行搜索。对于不同频带、不同码相位，复制出不同本地信号与接收信号进行匹配检测。这种频率搜索呈“圣诞树”的顺序有助于提高接收机快速检测到信号的概率，而码相位搜素按“从小到大”的顺序可以尽量避免对多径信号的错误捕获。设扩频码长度为n1，码周期为TC，为了捕获到同步头，传统的串行捕获方案在某个频点上码相位遍历搜索最大时间T1约为：T1＝n1×TC可以看出搜索时间太长根本无法满足超短波突发通信的快速捕获要求。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于扩频技术的高数据速率突发通信快速捕获方法及装置，将码域、频域二维搜索转变为码域的一维搜索，采用“面积换时间”的策略，能够快速实现基于扩频技术的高数据速率超短波突发通信的捕获，且硬件实现复杂度较低。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。技术方案一：一种基于扩频技术的高数据速率突发通信快速捕获方法，所述方法包括如下步骤：步骤1，获取天线接收到的射频模拟信号，对所述射频模拟信号进行滤波和放大，得到放大后的射频模拟信号；步骤2，获取经基准振荡器倍频产生的正弦波本振信号，将所述正弦波本振信号与所述放大后的射频模拟信号进行混频并滤波，得到中频模拟信号；并将所述中频模拟信号进行A/D采样，得到数字中频信号；所述数字中频信号携带有扩频码信息，所述扩频码信息包含本地扩频码；步骤3，获取正交两路本地复制载波，所述正交两路本地复制载波包含余弦复制载波和正弦复制载波，所述余弦复制载波与所述数字中频信号相乘得到I路准零频基带信号，所述正弦复制载波与所述数字中频信号相乘得到Q路准零频基带信号；步骤4，以2倍扩频码速率时钟为累加清零信号分别对所述I路准零频基带信号和Q路准零频基带信号进行累加降采样，得到降采样后的基带信号；所述降采样后的基带信号包含I路准零频降采样基带信号和Q路准零频降采样基带信号；所述2倍扩频码速率时钟由数控振荡器产生；步骤5，当启动捕获时，在第一个扩频码周期内，以所述2倍扩频码速率时钟分别对本地扩频码和降采样后的基带信号进行采样，得到本地扩频码采样值和降采样后的基带信号采样值，并将本地扩频码采样值按照采样顺序依次从码移位寄存器左侧存入，将降采样后的基带信号采样值按照采样顺序依次从基带数据移位寄存器左侧存入；所述基带数据移位寄存器包括I路基带数据移位寄存器和Q路基带数据移位寄存器；步骤6，在第二个扩频码周期内，基带数据移位寄存器内降采样后的基带信号采样值以2倍扩频码速率向右滑动，码移位寄存器内本地扩频码采样值固定不滑动；所述基带数据移位寄存器与所述码移位寄存器的存储位置一一对应；对于第二个扩频码周期内的任一个2倍扩频码速率时钟周期，将基带数据移位存储器内降采样后的基带信号采样值与码移位存储器内的本地扩频码采样值进行分组异或累加，根据得到的I、Q两路累加值计算其对应半码片对应的非相干峰值，并记录该半码片的码相位；其中，所述基带数据移位存储器内降采样后的基带信号采样值以2倍扩频码速率向右滑动，从而新的降采样后的基带信号依次存入所述基带数据移位存储器的左边，且丢弃从所述基带数据移位寄存器右边溢出的数据；则第二个扩频码周期结束后得到2*N个半码片的非相干峰值以及各自对应的码相位；其中，N为本地扩频码的长度；步骤7，获取2*N个半码片的非相干峰值中的最大值、第二大值以及第三大值，并计算2*N个半码片的非相干峰值的平均值；步骤8，根据所述2*N个半码片的非相干峰值中的最大值、第二大值、第三大值，以及所述2*N个半码片的非相干峰值的平均值，判定是否捕获到高数据速率突发通信信号；步骤9，若未捕获到高数据速率突发通信信号，则重复执行步骤5至步骤8；若捕获到高数据速率突发通信信号，则按照最大非相干峰值对应的半码片的码相位对本地扩频码生成器进行相位调节，使得本地扩频码的码相位与降采样后的基带信号采样值的码相位对齐，并在接下来的每个扩频码周期内，计算所述最大非相干峰值对应的半码片所在位置的非相干峰值，对所述高数据速率突发通信信号进行跟踪。本专利技术技术方案一的特点和进一步的改进为：(1)若扩频之前的数据码速率为f，扩频码长度为n，则扩频之后的扩频码速率fcode＝n*f，2倍扩频码速率为2*n*f，一个扩频码周期为1/f，一个扩频码片宽度为1/(n*f)，半码片宽度为1/(2*n*f)；设置基带数据移位寄存器和码移位寄存器为包含2*n个存储单元的移位寄存器；*表示乘号；在一个2倍扩频码速率周期内包含fclk/(2*fcode)个采样时钟周期，其中，fclk为A/D采样频率。(2)步骤6具体包括如下子步骤：(6a)将所述基带数据移位寄存器内存储的降采样后的基带信号采样值依次向右移动一位，从基带数据移位寄存器右侧移出的一位数据丢弃，且从所述基带数据移位寄存器左侧输入一位新的采样数据；(6b)将所述基带数据移位寄存器内存储的降采样后的基带信号采样值和所述码移位寄存器内存储的本地扩频码采样值依次分为(2*n+2)/2M段存储数据，每段存储数据包含2M个采样值，其中M满足2M＜fclk/(2*fcode)＜2M+1；其中存储数据的段数等于累加器的个数，每段存储数据包含的采样值个数相当于每个累加器需要累加的次数；(6c)在一个2倍扩频码速率周期内的第一个采样时钟周期，对于第i个累加器，所述基带数据移位寄存器的第2M*(i-1)+1个存储数据与码移位寄存器的第2M*(i-1)+1个存储数据进行异或运算，将得到(2*n+2)/2M个累加器的第一个采样时钟累加值，其中i＝1，2，…，(2*n+2)/2M；在该2倍扩频码速率周期内的下一个采样时钟周期内，对于第i个累加器，所述基带数据移位寄存器第2M*(i-1)+2个存储数据与码移位寄存器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于扩频技术的高数据速率突发通信快速捕获方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，获取天线接收到的射频模拟信号，对所述射频模拟信号进行滤波和放大，得到放大后的射频模拟信号；步骤2，获取经基准振荡器倍频产生的正弦波本振信号，将所述正弦波本振信号与所述放大后的射频模拟信号进行混频并滤波，得到中频模拟信号；并将所述中频模拟信号进行A/D采样，得到数字中频信号；所述数字中频信号携带有扩频码信息，所述扩频码信息包含本地扩频码；步骤3，获取正交两路本地复制载波，所述正交两路本地复制载波包含余弦复制载波和正弦复制载波，所述余弦复制载波与所述数字中频信号相乘得到I路准零频基带信号，所述正弦复制载波与所述数字中频信号相乘得到Q路准零频基带信号；步骤4，以2倍扩频码速率时钟为累加清零信号分别对所述I路准零频基带信号和Q路准零频基带信号进行累加降采样，得到降采样后的基带信号；所述降采样后的基带信号包含I路准零频降采样基带信号和Q路准零频降采样基带信号；所述2倍扩频码速率时钟由数控振荡器产生；步骤5，当启动捕获时，在第一个扩频码周期内，以所述2倍扩频码速率时钟分别对本地扩频码和降采样后的基带信号进行采样，得到本地扩频码采样值和降采样后的基带信号采样值，并将本地扩频码采样值按照采样顺序依次从码移位寄存器左侧存入，将降采样后的基带信号采样值按照采样顺序依次从基带数据移位寄存器左侧存入；所述基带数据移位寄存器包括I路基带数据移位寄存器和Q路基带数据移位寄存器；步骤6，在第二个扩频码周期内，基带数据移位寄存器内降采样后的基带信号采样值以2倍扩频码速率向右滑动，码移位寄存器内本地扩频码采样值固定不滑动；所述基带数据移位寄存器与所述码移位寄存器的存储位置一一对应；对于第二个扩频码周期内的任一个2倍扩频码速率时钟周期，将基带数据移位存储器内降采样后的基带信号采样值与码移位存储器内的本地扩频码采样值进行分组异或累加，根据得到的I、Q两路累加值计算其对应半码片的非相干峰值，并记录该半码片的码相位；其中，所述基带数据移位存储器内降采样后的基带信号采样值以2倍扩频码速率向右滑动，从而新的降采样后的基带信号依次存入所述基带数据移位存储器的左边，且丢弃从所述基带数据移位寄存器右边溢出的数据；则第二个扩频码周期结束后得到2*N个半码片的非相干峰值以及各自对应的码相位；其中，N为本地扩频码的长度，且N为正整数，*表示乘号；步骤7，获取2*N个半码片的非相干峰值中的最大值、第二大值以及第三大值，并计算2*N个半码片的非相干峰值的平均值；步骤8，根据所述2*N个半码片的非相干峰值中的最大值、第二大值、第三大值，以及所述2*N个半码片的非相干峰值的平均值，判定是否捕获到高数据速率突发通信信号；步骤9，若未捕获到高数据速率突发通信信号，则重复执行步骤5至步骤8；若捕获到高数据速率突发通信信号，则按照最大非相干峰值对应的半码片的码相位对本地扩频码生成器进行相位调节，使得本地扩频码的码相位与降采样后的基带信号采样值的码相位对齐，并在接下来的每个扩频码周期内，计算所述最大非相干峰值对应的半码片所在位置的非相干峰值，对所述高数据速率突发通信信号进行跟踪。...

【技术特征摘要】
1.一种基于扩频技术的高数据速率突发通信快速捕获方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，获取天线接收到的射频模拟信号，对所述射频模拟信号进行滤波和放大，得到放大后的射频模拟信号；步骤2，获取经基准振荡器倍频产生的正弦波本振信号，将所述正弦波本振信号与所述放大后的射频模拟信号进行混频并滤波，得到中频模拟信号；并将所述中频模拟信号进行A/D采样，得到数字中频信号；所述数字中频信号携带有扩频码信息，所述扩频码信息包含本地扩频码；步骤3，获取正交两路本地复制载波，所述正交两路本地复制载波包含余弦复制载波和正弦复制载波，所述余弦复制载波与所述数字中频信号相乘得到I路准零频基带信号，所述正弦复制载波与所述数字中频信号相乘得到Q路准零频基带信号；步骤4，以2倍扩频码速率时钟为累加清零信号分别对所述I路准零频基带信号和Q路准零频基带信号进行累加降采样，得到降采样后的基带信号；所述降采样后的基带信号包含I路准零频降采样基带信号和Q路准零频降采样基带信号；所述2倍扩频码速率时钟由数控振荡器产生；步骤5，当启动捕获时，在第一个扩频码周期内，以所述2倍扩频码速率时钟分别对本地扩频码和降采样后的基带信号进行采样，得到本地扩频码采样值和降采样后的基带信号采样值，并将本地扩频码采样值按照采样顺序依次从码移位寄存器左侧存入，将降采样后的基带信号采样值按照采样顺序依次从基带数据移位寄存器左侧存入；所述基带数据移位寄存器包括I路基带数据移位寄存器和Q路基带数据移位寄存器；步骤6，在第二个扩频码周期内，基带数据移位寄存器内降采样后的基带信号采样值以2倍扩频码速率向右滑动，码移位寄存器内本地扩频码采样值固定不滑动；所述基带数据移位寄存器与所述码移位寄存器的存储位置一一对应；对于第二个扩频码周期内的任一个2倍扩频码速率时钟周期，将基带数据移位存储器内降采样后的基带信号采样值与码移位存储器内的本地扩频码采样值进行分组异或累加，根据得到的I、Q两路累加值计算其对应半码片的非相干峰值，并记录该半码片的码相位；其中，所述基带数据移位存储器内降采样后的基带信号采样值以2倍扩频码速率向右滑动，从而新的降采样后的基带信号依次存入所述基带数据移位存储器的左边，且丢弃从所述基带数据移位寄存器右边溢出的数据；则第二个扩频码周期结束后得到2*N个半码片的非相干峰值以及各自对应的码相位；其中，N为本地扩频码的长度，且N为正整数，*表示乘号；步骤7，获取2*N个半码片的非相干峰值中的最大值、第二大值以及第三大值，并计算2*N个半码片的非相干峰值的平均值；步骤8，根据所述2*N个半码片的非相干峰值中的最大值、第二大值、第三大值，以及所述2*N个半码片的非相干峰值的平均值，判定是否捕获到高数据速率突发通信信号；步骤9，若未捕获到高数据速率突发通信信号，则重复执行步骤5至步骤8；若捕获到高数据速率突发通信信号，则按照最大非相干峰值对应的半码片的码相位对本地扩频码生成器进行相位调节，使得本地扩频码的码相位与降采样后的基带信号采样值的码相位对齐，并在接下来的每个扩频码周期内，计算所述最大非相干峰值对应的半码片所在位置的非相干峰值，对所述高数据速率突发通信信号进行跟踪。2.根据权利要求1所述的一种基于扩频技术的高数据速率突发通信快速捕获方法，其特征在于，若扩频之前的数据码速率为f，扩频码长度为n，则扩频之后的扩频码速率fcode＝n*f，2倍扩频码速率为2*n*f，一个扩频码周期为1/f，一个扩频码片宽度为1/(n*f)，半码片宽度为1/(2*n*f)；设置基带数据移位寄存器和码移位寄存器为包含2*n个存储单元的移位寄存器；*表示乘号；在一个2倍扩频码速率周期内包含fclk/(2*fcode)个采样时钟周期，其中，fclk为A/D采样频率。3.根据权利要求2所述的一种基于扩频技术的高数据速率突发通信快速捕获方法，其特征在于，步骤6具体包括如下子步骤：(6a)将所述基带数据移位寄存器内存储的降采样后的基带信号采样值...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡山锋，王君方，张宝强，李瑞，赵微，唐宏震，乔健，张忠波，路盼，李钧，
申请(专利权)人：西安烽火电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61