一种低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法技术

本发明专利技术属于扩频通信技术领域，公开了一种低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法，包括帧存在检测和位同步两个过程。帧存在检测采用二次FFT累加方式，以非扩频码长度整数倍的间隔向后滑动做FFT；再设置一判决门限进行捕获判决，若FFT输出的最大值大于门限，则捕获成功。位同步采用滑窗找最大峰值方法，即在捕获位置前后两个相位点处开始间隔滑动做FFT，每次滑动做1个FFT，再求出这4次FFT输出峰值的最大值及其对应位置，由此确定位同步位置。本发明专利技术采用优化后的二次FFT累加技术实现的同步方法不仅能适应低SNR高动态环境，还大大降低了运算复杂度。

A synchronous processing method of output peak bit in low SNR and high dynamic environment

【技术实现步骤摘要】
一种低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法
本专利技术属于扩频通信
，尤其涉及一种低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：扩频通信(SpreadSpectrumCommunication)技术是20世纪40至50年代逐渐发展起来的一种通信技术，扩频通信以其独有的信号传输方式克服了传统通信传输技术中的缺陷，因而在通信领域占据重要的地位。扩频通信的同步技术是扩频接收机最重要的技术之一，扩频信号的同步一般分为粗同步和精同步两个过程。粗同步称为扩频信号的捕获，目的是用最少的硬件，快速地检测信号的存在、找到正确的相位和频率。精同步称为扩频信号的帧同步和跟踪，即在完成捕获过程后，确定帧的起始位置，并对变化的频率和相位进行跟踪。在低信噪比环境下，同步过程往往耗费大量的硬件资源和时间。因此，可靠的同步算法对提高扩频系统的性能具有重要的意义。传统的扩频信号捕获采用的是串并结合的方式，多为串行/并行搜索方法。K.K.Chawla与D.V.Sarwate提出了在直扩(DSSS)系统中利用基带信号处理的伪码并行捕获方案。随着软件无线电的不断发展，人们开始逐渐关注基于FFT的码捕获法。率先提出用FFT进行码捕获的具体的是采用串/并FFT相关器。后有学者提出分段相关的码捕获方法，付出了牺牲相关器输出信噪比的代价，来很好地适应高动态环境。近年来基于FFT频域相关的伪码捕获技术也成为研究的热点。也有学者提出利用小波变换与自适应滤波等方式实现码捕获，但只限于理论研究，还未实现。在码跟踪技术方面，早期的研究是由Spilker与Magill完成，他们提出可从接收端接收信号与扩频信号的一阶导数的相关运算中，得到跟踪环的误差信号。后来的研究者对Spilker与Magill的工作进行更加细致的研究，给出了目前采用的各种跟踪环，其中迟延锁相环(DLL)技术目前发展的最成熟，但它有一定的电路复杂性，尤其鉴别器中超前与滞后的相关支路必须精确平衡。关于扩频信号的捕获，一些文献中也提出了一种二次FFT累加方法，与传统的捕获方法相比，该方法能获得更好的累加效果，且更能适应低信噪比大多普勒频移环境。但是，如果连续滑动做FFT，即逐个点依次滑动，这样每滑动一个采样点都需要做一次FFT，而每次FFT运算都非常耗时，无法在一个采样点的时间内完成，因此无法满足同步实时性的要求。限于计算时间的要求，需要多个FFT并行计算，然而并行做FFT的运算复杂度将会成倍增长，且会占用较多的硬件资源，这将对同步系统性能产生严重的影响。因此，如何重新设计一个同步头结构，对该方法进行优化和改进，使其复杂度大大降低，是本专利技术研究的主要问题。综上所述，现有技术存在的问题是：现有二次FFT累加方法连续滑动做FFT，耗时长，无法满足实时性要求；并行做FFT又会占用较多的硬件资源，复杂度也相对较高。解决上述技术问题的难度：由于现有二次FFT累加方法的原理是对相关值取值做FFT并求最大值，要想降低FFT本身的运算复杂度是不现实的，然而并行做FFT所带来的较高运算复杂度也是不易降低的。因此，如何在满足同步实时性的要求下避免使用并行做FFT的运算，且要达到降低整体运算复杂度的目的，成了本专利技术要解决的难点。解决上述技术问题的意义：无线通信系统设计需要考虑的因素有很多，其中算法的实时性和算法的运算复杂度是两个比较重要的因素，若算法的实时性不满足要求，系统将无法正常工作；若算法的运算复杂度过高，系统又很难实现。因此，对现有的同步技术和算法进行改进和优化，使其在满足实时性要求的前提下，复杂度大大降低，从而提高其实用价值，这具有非常重大的意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法。本专利技术是这样实现的，一种低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法，所述低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法包括以下步骤：第一步，帧存在检测采用二次FFT累加方式，以非扩频码长度整数倍的间隔向后滑动做FFT；再设置一判决门限进行捕获判决，若FFT输出的最大值大于门限，则捕获成功。第二步，位同步采用滑窗找最大峰值方法，在捕获位置前后两个相位点处开始间隔滑动做FFT，每次滑动做1个FFT，再求出这4次FFT输出峰值的最大值及其对应位置，确定位同步位置。进一步，所述第一步帧存在检测具体包括：(1)接收端对接收到的扩频信号先进行8相位量化，即把不同角度范围内信号分别映射到8个相位，再对量化后的信号进行解扩得到相关值；相关值由以下公式获得：式中，corr(j)表示解扩后的相关值，R表示经过8相位量化后的扩频信号，PPN表示扩频码，P为上采样倍数，i为接收扩频信号R的采样点位置，j为解扩滑动位置；(2)对于解扩后的相关值，采用二次FFT累加方式；FFT窗口以L×P+1个采样点为间隔，依次向后滑动，每次滑动做1个FFT；(3)根据FFT输出序列的峰值大小设置判决门限σ0，并进行捕获判决。进一步，所述二次FFT累加方式，以L×P个采样点为间隔(L为扩频码的长度，P为上采样倍数)，取M个相关值做M点FFT并求最大值。进一步，所述捕获判决的方法为：当累加峰值大于判决门限σ0时，认为捕获成功，同时记录捕获位置；否则FFT窗口向后滑动一次重复以上步骤。进一步，所述第二步位同步具体包括：(1)从捕获位置开始再向后搜索4个扩频码，即FFT窗口从捕获位置开始再向后滑动4次，每次滑动做1个FFT，且4次的起点分别为捕获位置前后两个相位点处；(2)每次滑动以L×P个采样点为间隔取数做M点FFT并求最大值，选出4次的最大值max_v(n)，并记录最大值位置max_n(n)，位同步位置为至此，位同步完成。进一步，所述FFT窗口4次滑动的起点分别为捕获位置前后两个相位点处，即FFT窗口第1次滑动的间隔为L×P-2，第2次滑动的间隔为L×P+1，第3次滑动的间隔为L×P+2，第4次滑动的间隔为L×P+1。本专利技术的另一目的在于提供一种实施例所述低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法的低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理系统，所述低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理系统包括：帧存在检测模块，用于采用二次FFT累加方式，以非扩频码长度整数倍的间隔向后滑动做FFT；再设置一判决门限进行捕获判决，若FFT输出的最大值大于门限，则捕获成功；位同步模块，用于采用滑窗找最大峰值方法，在捕获位置前后两个相位点处开始间隔滑动做FFT，每次滑动做1个FFT，再求出这4次FFT输出峰值的最大值及其对应位置，确定位同步位置。本专利技术的另一目的在于提供一种低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法的定位扩频通信中的应用。本专利技术的另一目的在于提供一种低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法的测距扩频通信中的应用。本专利技术的另一目的在于提供一种低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法的无线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法，其特征在于，所述低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法包括以下步骤：/n第一步，帧存在检测采用二次FFT累加方式，以非扩频码长度整数倍的间隔向后滑动做FFT；再设置一判决门限进行捕获判决，若FFT输出的最大值大于门限，则捕获成功；/n第二步，位同步采用滑窗找最大峰值方法，在捕获位置前后两个相位点处开始间隔滑动做FFT，每次滑动做1个FFT；再求出这4次FFT输出峰值的最大值及其对应位置，确定位同步位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法，其特征在于，所述低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法包括以下步骤：
第一步，帧存在检测采用二次FFT累加方式，以非扩频码长度整数倍的间隔向后滑动做FFT；再设置一判决门限进行捕获判决，若FFT输出的最大值大于门限，则捕获成功；
第二步，位同步采用滑窗找最大峰值方法，在捕获位置前后两个相位点处开始间隔滑动做FFT，每次滑动做1个FFT；再求出这4次FFT输出峰值的最大值及其对应位置，确定位同步位置。


2.如权利要求1所述的低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法，其特征在于，所述第一步帧存在检测具体包括：
(1)接收端对接收到的扩频信号先进行8相位量化，即把不同角度范围内信号分别映射到8个相位，再对量化后的信号进行解扩得到相关值；相关值由以下公式获得：



式中，corr(j)表示解扩后的相关值，R表示经过8相位量化后的扩频信号，PPN表示扩频码，P为上采样倍数，i为接收扩频信号R的采样点位置，j为解扩滑动位置；
(2)对于解扩后的相关值，采用二次FFT累加方式；FFT窗口以L×P+1个采样点为间隔，依次向后滑动，每次滑动做1个FFT；
(3)根据FFT输出序列的峰值大小设置判决门限σ0，并进行捕获判决。


3.如权利要求2所述的低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法，其特征在于，所述二次FFT累加方式，以L×P个采样点为间隔(L为扩频码的长度，P为上采样倍数)，取M个相关值做M点FFT并求最大值。


4.如权利要求2所述的低SNR高动态环境下的输出峰值位同步处理方法，其特征在于，所述捕获判决的方法为：当累加峰值大于判决门限σ0时，认为捕获成功，同时记录捕获位置；否则FFT窗口向后滑动一次重复以上步骤。


5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张沉思，甘宁，刘玉涛，葛建华，岳安军，肖之长，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61