非相干联合捕获方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种非相干联合捕获方法及装置，方法包括：将输入信号分为M组子输入信号，对子输入信号进行FFT变换，将M组FFT序列进行圆周移位；将子载波的M组圆周相关结果进行全相干积累，获得相干累积结果的输出平面，将输出平面的频偏维度替换为多普勒率维度；将所有子载波的多普勒率‑码相位二维平面相干累积，将统计平面上的各峰值与预设的监测门限比较，获得超出监测门限的相关峰，根据相关峰在子载波的多普勒率‑码相位二维平面上的多普勒因子和码相位，分别获得子载波的频偏值和传播时延。本发明专利技术实施例充分利用分布在各个子载波上的总扩频增益，在不增加算法复杂度的基础上使捕获系统的信噪比性能得到提升。

Incoherent Joint Acquisition Method and Device

【技术实现步骤摘要】
非相干联合捕获方法及装置
本专利技术涉及扩频通信
，更具体地，涉及非相干联合捕获。
技术介绍
多载波直接扩频系统常见的搭载平台为低轨卫星，该通信系统具有低信噪比、高动态、宽频带、高扩频比等特征，这就对接收端捕获模块算法的性能提出了更高的要求。由于卫星过境时间短，通信时间窗小，出于安全等因素考虑，多采用短帧突发体制通信，这就要求对于链路信号的准确捕获接收必须要在短时间内完成；另一方面，由星地间相对速度引起的多普勒频偏和码偏会给快速捕获带来较大困难，在大动态的条件下，由于相对运动在各子载波上产生的多普勒频偏各不相同，传统捕获方法无法实现多载波的联合累积，这就意味着多个子载波上的扩频增益无法得到充分利用，如果某个子载波上分配的扩频比和发射功率都比较低，那么很可能因为低于捕获信噪比门限而无法正常接收，极大地限制了接收机捕获在低信噪比下的性能。联合捕获算法是一种利用多源辅助信息提高捕获灵敏度的同步方法。目前，联合捕获方法多集中于多星联合捕获、多门限联合捕获和时频信号联合捕获，研究侧重点为实现结构、实现策略以及理论精度极限。目前已有的多载波联合捕获算法多是基于各个单载波码相位-多普勒频偏二维平面分别进行搜索和检测，算法复杂度低但性能不佳。基于PVT域的多载波平面非相干累加算法虽具有较低的算法复杂度且利于工程实现，但却没有充分利用上各子载波上的扩频增益，在低信噪比下具有较低的检测概率，同时平面间非相干的累积方式也会导致虚警概率的提升，极大影响系统接收捕获性能。另一种常见的做法是依据每个子载波的功率自适应的设置检测判决门限，并根据子载波频点的先验信息进行联合搜索检测。这种算法相比传统的PVT多载波联合捕获算法在检测概率上具有显著提高，但本质上仍是对子载波直接扩频系统进行捕获，仍未充分利用分布在各个子载波上的总扩频增益，对信噪比性能的提升有限。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的非相干联合捕获方法及装置。第一个方面，本专利技术实施例提供一种非相干联合捕获方法，包括：对任意一个子载波的输入信号，将所述输入信号分为M组子输入信号，对每组子输入信号进行FFT变换，获得所述输入信号的M组FFT序列；将所述M组FFT序列提供至并行的多个搜索通道中进行圆周移位，将圆周移位后的M组FFT序列与本地基带采样序列逐点共轭相乘，对逐点共轭相乘的结果进行IFFT变换，获得所述子载波的M组圆周相关结果；将所述子载波的M组圆周相关结果进行全相干积累，获得相干累积结果的输出平面，所述输出平面为频偏-码相位二维平面，将所述输出平面的频偏维度替换为多普勒率维度，获得多普勒率-码相位二维平面；将所有子载波的多普勒率-码相位二维平面相干累积，得到累积后的统计平面，将所述统计平面上的各峰值与预设的监测门限比较，获得超出所述监测门限的相关峰，对于任意一个子载波，根据所述相关峰在所述子载波的多普勒率-码相位二维平面上的多普勒因子和码相位，分别获得子载波的频偏值和传播时延。第二个方面，本专利技术实施例提供一种非相干联合捕获装置，包括：FFT变换模块，用于对任意一个子载波的输入信号，将所述输入信号分为M组子输入信号，对每组子输入信号进行FFT变换，获得所述输入信号的M组FFT序列；圆周移位模块，用于将所述M组FFT序列提供至并行的多个搜索通道中进行圆周移位，将圆周移位后的M组FFT序列与本地基带采样序列逐点共轭相乘，对逐点共轭相乘的结果进行IFFT变换，获得所述子载波的M组圆周相关结果；平面修正模块，用于将所述子载波的M组圆周相关结果进行全相干积累，获得相干累积结果的输出平面，所述输出平面为频偏-码相位二维平面，将所述输出平面的频偏维度替换为多普勒率维度，获得多普勒率-码相位二维平面；判决模块，用于将所有子载波的多普勒率-码相位二维平面相干累积，得到累积后的统计平面，将所述统计平面上的各峰值与预设的监测门限比较，获得超出所述监测门限的相关峰，对于任意一个子载波，根据所述相关峰在所述子载波的多普勒率-码相位二维平面上的多普勒因子和码相位，分别获得子载波的频偏值和传播时延。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。本专利技术实施例提供的非相干联合捕获方法及装置，通过对频偏-码相位二维平面修正为多普勒率-码相位二维平面，可以充分利用分布在各个子载波上的总扩频增益，在不增加算法复杂度的基础上使捕获系统的信噪比性能得到显著提升。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的非相干联合捕获方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的非相干联合捕获装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的电子设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的非相干联合捕获方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括S101、S102、S103和S104，具体地：S101、对任意一个子载波的输入信号，将所述输入信号分为M组子输入信号，对每组子输入信号进行FFT变换，获得所述输入信号的M组FFT序列。具体地，接收机天线接收导频信号，经由功分器输送到不同的子载波通道，各子载波通道完成正交解调及AD采样，并经过必要的降采样等步骤获得各载波的输入信号。FFT(fastFouriertransform)变换即快速傅里叶变换，可理解的是，本专利技术实施例预先会获取各子载波的射频频率、射频序列长度L、采样率、码片速率Rc、信号多普勒动态范围等，本专利技术实施例获得的FFT序列的组数与捕获所需的导频信号码元个数相等，而每一组FFT序列中采样个数与采样率、码片速率以及载频序列长度有关。本专利技术实施例的并行码相位搜索利用傅里叶变换来代替数字相关器的相关运算，两者是等价的，可以减少搜索次数。S102、将所述M组FFT序列提供至并行的多个搜索通道中进行圆周移位，将圆周移位后的M组FFT序列与本地基带采样序列逐点共轭相乘，对逐点共轭相乘的结果进行IFFT变换，获得所述子载波的M组圆周相关结果。本专利技术实施例的每一组FFT序列进行圆周移位后，即可得到该组FFT序列的频偏-码相位二维搜索平面。S103、将所述子载波的M组圆周相关结果进行全相干积累，获得相干累积结果的输出平面，所述输出平面为频偏-码相位二维平面，将所述输出平面的频偏维度替换为多普勒率维度，获得多普勒率-码相位二维平面。需要说明的是，本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非相干联合捕获方法，其特征在于，包括：对任意一个子载波的输入信号，将所述输入信号分为M组子输入信号，对每组子输入信号进行FFT变换，获得所述输入信号的M组FFT序列；将所述M组FFT序列提供至并行的多个搜索通道中进行圆周移位，将圆周移位后的M组FFT序列与本地基带采样序列逐点共轭相乘，对逐点共轭相乘的结果进行IFFT变换，获得所述子载波的M组圆周相关结果；将所述子载波的M组圆周相关结果进行全相干积累，获得相干累积结果的输出平面，所述输出平面为频偏‑码相位二维平面，将所述输出平面的频偏维度替换为多普勒率维度，获得多普勒率‑码相位二维平面；将所有子载波的多普勒率‑码相位二维平面相干累积，得到累积后的统计平面，将所述统计平面上的各峰值与预设的监测门限比较，获得超出所述监测门限的相关峰，对于任意一个子载波，根据所述相关峰在所述子载波的多普勒率‑码相位二维平面上的多普勒因子和码相位，分别获得子载波的频偏值和传播时延。

【技术特征摘要】
1.一种非相干联合捕获方法，其特征在于，包括：对任意一个子载波的输入信号，将所述输入信号分为M组子输入信号，对每组子输入信号进行FFT变换，获得所述输入信号的M组FFT序列；将所述M组FFT序列提供至并行的多个搜索通道中进行圆周移位，将圆周移位后的M组FFT序列与本地基带采样序列逐点共轭相乘，对逐点共轭相乘的结果进行IFFT变换，获得所述子载波的M组圆周相关结果；将所述子载波的M组圆周相关结果进行全相干积累，获得相干累积结果的输出平面，所述输出平面为频偏-码相位二维平面，将所述输出平面的频偏维度替换为多普勒率维度，获得多普勒率-码相位二维平面；将所有子载波的多普勒率-码相位二维平面相干累积，得到累积后的统计平面，将所述统计平面上的各峰值与预设的监测门限比较，获得超出所述监测门限的相关峰，对于任意一个子载波，根据所述相关峰在所述子载波的多普勒率-码相位二维平面上的多普勒因子和码相位，分别获得子载波的频偏值和传播时延。2.根据权利要求1所述的非相干联合捕获方法，其特征在于，所述将所述输出平面的频偏维度替换为多普勒率维度，具体为：根据所述子载波二维搜索得到的频偏通道和采样率获得所述子载波的频偏估计值；获取所述子载波的射频频率，根据以下公式将输出平面的频偏维度替换为多普勒率维度：其中，α表示多普勒率，Rs表示采样率，Ft表示子载波二维搜索得到的第t个频偏通道，fi表示第i个子载波的射频频率。3.根据权利要求1所述的非相干联合捕获方法，其特征在于，所述将所述输入信号分为M组子输入信号，之前还包括获得所述输入信号的步骤，具体为：将接收到的导频信号输送至各子载波通道进行正交调解和AD采样处理，获得每条子载波通道的输入信号，所述输入信号为I/Q两路正交解调基带采样序列的形式。4.根据权利要求1所述的非相干联合捕获方法，其特征在于，若根据信道先验信息估计所述子载波的频偏动态范围表示为(-Δfmax,Δfmax)，则所述并行的搜索通道的个数P通过以下公式计算：其中，N表示每组子输入信号中采样的个数；fs表示采样率。5.根据权利要求1所述的非相干联合捕获方法，其特征在于，所述将所述M组FFT序列提供至并行的多个搜索通道中进行圆周移位，具体为：在搜索通道p中，将M组FFT序列圆周移位qp位，其中得到圆周移位后的M组FFT序列；其中，P表示搜索通道的个数。6.根据权利要求1所述的非相...

【专利技术属性】
技术研发人员：方金辉，王帅，孟恩同，卜祥元，宋哲，张鹏，董新虎，陈超凡，刘敏囡，杨柳，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11