基于共轭频率调制的高动态下码捕获方法技术

本发明专利技术公开了一种基于共轭频率调制的高动态下码捕获方法，发送端设计组合信号，由两部分组成，前面由频率调制信号及其共轭信号交替拼接构成，后面为扩频调制信号；接收端接收组合信号经下变频处理后同时送入非共轭通道及共轭通道进行匹配滤波，并对匹配滤波结果求模，获得两通道判决数据；将两通道判决数据送入判决器，根据两通道联合判决结果确定捕获时刻，并开始产生本地扩频码。本发明专利技术利用频率调制信号及其共轭信号自相关曲线在相同多普勒频偏情况下相反方向的偏移，和频率调制信号与扩频调制信号的组合技术，消除了频偏对码捕获的影响，实现在高动态下、大多普勒频偏下高精度的码捕获。

【技术实现步骤摘要】
基于共轭频率调制的高动态下码捕获方法
本专利技术属于通信
，具体为一种基于共轭频率调制的高动态下码捕获方法。
技术介绍
扩频通信具有抗干扰能力强、便于码分多址等优点，被广泛应用于保密通信、GPS导航等领域。扩频码捕获是扩通信系统的关键技术之一，扩频码捕获概率和抗干扰能力直接影响系统性能，在捕获扩频码的过程中，有很多因素会影响最终的结果，导致性能降低，其中输入信号信噪比太低和大多普勒频偏是捕获失败的关键原因，尤其在短突发通信中。传统的扩频信号捕获是利用扩频码尖锐的自相关特性，将接收到的信号与本地产生的扩频码做相关运算，将相关运算的结果与门限进行比较，若大于门限值则捕获成功，否则将继续捕获过程。基本的捕获方法有匹配滤波法，匹配滤波器法，序贯检测捕获法和发射信号参考法等。高动态导致的大多普勒频偏情形，扩频码自相关曲线峰值会发生偏移和减小，甚至曲线形状发生畸变，这种情况下利用扩频码相关特性进行码捕获会严重影响码捕获的精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出了一种基于共轭频率调制的高动态下码捕获方法。实现本专利技术目的技术方案为：一种基于共轭频率调制的高动态下码捕获方法，包括以下步骤：步骤1：接收组合信号，所述组合信号由两部分组成，前面部分为频率调制信号及其共轭信号交替拼接，后面部分为扩频调制信号；步骤2：对接收的组合信号数字下变频处理后同时送入非共轭和共轭通道，获得非共轭通道判决数据和共轭通道判决数据；步骤3：将两通道判决数据送入联合判决器，共同依据1+1判决准则判断是否捕获成功，若捕获成功则得到两次成功判决所对应时刻点；步骤4：根据两次成功判决所对应时刻点确定最终捕获时刻点，完成码相位捕获。优选地，所述组合信号数学模型表示为：式中，fc为发送信号中频频率，为初始相位，P(t)为组合基带信号。优选地，所述组合基带信号具体为：其中和为一对互为共轭的调频信号，M为偶数表示调频信号个数，T为符号持续时间，d(t)为扩频调制符号，c(t)为扩频码序列，m(t)为调频函数，定义为：优选地，经采样和数字下变频后得到的接收信号为：其中P[k-d]为：其中，k＝0,1,2,...N-1，N为一个符号长度的采样点数，fd为多普勒频率，fs为采样频率，d为传输时延。优选地，非共轭通道滤波器系数为：hf[k]＝x*[tk-k]共轭通道滤波器系数为：hg[k]＝x[tk-k]先导信号中的第i个原调频信号x(k-d-i2N)送入非共轭通道中得到判决数据|z1(k)|为：先导信号中的第i个共轭调频信号x*(k-d-N-2iN)送入共轭通道中得到的判决数据|z2(k)|为：优选地，将两通道判决数据送入联合判决器，共同依据1+1判决准则判断是否捕获成功的具体方法为：步骤3-1：将非共轭通道判决数据|z1(k)|与门限值比较进行初步判决，若非共轭通道判决数据|z1(k)|大于门限值，且对应时刻点为kz，则在(kz,kz+N/2)的范围内搜索非共轭通道判决数据最大值|z1(kmax1)|，及其对应时刻点kmax1，其中N为一个比特数据采样点数；步骤3-2：在(kmax1+3N/4,kmax1+5N/4)范围内搜索共轭通道得到判决数据最大值|z2(kmax2)|，及其对应时刻点kmax2，并判断|z2(kmax2)|是否大于门限值，若|z2(kmax2)|大于门限值，则成功捕获到组合信号。优选地，最终捕获时刻点为：式中，kmax2为共轭通道判决数据最大值对应时刻点，kmax1为非共轭通道判决数据最大值对应时刻点，N为一个符号长度的采样点数。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术利用频率调制信号及其共轭信号自相关曲线在相同多普勒频偏情况下相反方向的偏移，和频率调制信号与扩频调制信号的组合技术，消除了频偏对码捕获的影响，实现在高动态下、大多普勒频偏下高精度的码捕获。下面结合附图对本专利技术做进一步详细的描述。附图说明图1为本专利技术的发送端信号设计结构图。图2为本专利技术的接收端基带信号结构图。图3为本专利技术的接收端码捕获过程信号处理结构框图。图4为相同多普勒频偏情况下LFM及其共轭信号自相关结果Matlab仿真波形图。图5为1+1判决准则下非共轭及共轭通道联合判决实现码捕获的Matlab仿真波形图。图6为6种不同频率调制方式的频率时间图。具体实施方式一种基于共轭频率调制的高动态下码捕获方法，其发送端信号设计结构如图1所示，接收端基带信号结构如图2所示，接收端码捕获过程信号处理结构如图3所示，具体步骤如下：步骤1：接收由发送端发送的组合信号，所述组合信号由两部分组成，前面部分为频率调制信号及其共轭信号交替拼接，后面部分为扩频调制信号。所述组合信号数学模型表示为：式中，fc为发送信号中频频率，为初始相位，P(t)为组合基带信号：其中和为一对互为共轭的调频信号，M为偶数表示调频信号个数，T为符号持续时间，d(t)为扩频调制符号，c(t)为扩频码序列，m(t)为调频函数，定义为：组合信号基带结构如图1所示，当0≤t≤MT时，发送信号为先导信号，调制方式为频率调制，可以采用不同频率调制方式，如图6所示这里举例其中6种频率调制方式；当t＞MT时发送信号为扩频调制信号。频率调制信号和扩频调制信号依照先后顺序拼接。需要说明的是先导频率调制信号的调频带宽等于扩频信号的中频带宽。步骤2：接收端对接收的组合信号数字下变频处理后同时送入非共轭和共轭通道进行匹配滤波，获得非共轭和共轭通道的判决数据|z1(k)|和|z2(k)|；步骤2-1：经采样和数字下变频后得到的接收信号为：其中P[k-d]为：其信号结构如图2所示，其中k＝0,1,2,...N-1，N为一个符号长度的采样点数，fd为多普勒频率，fs为采样频率，d为传输时延。步骤2-2：将r[k]同时送入非共轭通道和共轭通道进行匹配滤波，并对匹配滤波结果求模得到判决数据。其中非共轭通道滤波器系数为hf[k]＝x*[tk-k]，共轭通道滤波器系数为hg[k]＝x[tk-k]，tk＝N-1。当先导信号中的第i个原调频信号x(k-d-i2N)送入非共轭通道中时得到判决数据|z1(k)|为：当先导信号中的第i个共轭调频信号x*(k-d-N-2iN)送入共轭通道中时得到判决数据|z2(k)|为：步骤3：将两通道判决数据|z1(k)|和|z2(k)|送入联合判决器，共同依据1+1判决准则判断是否捕获成功，若捕获成功则得到两次成功判决所对应时刻点kmax1和kmax2；步骤3-1：非共轭通道判决数据|z1(k)|与门限值比较进行初步判决，若|z1(k)|大于门限值，且对应时刻点为kz，则在(kz,kz+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于共轭频率调制的高动态下码捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：接收组合信号，所述组合信号由两部分组成，前面部分为频率调制信号及其共轭信号交替拼接，后面部分为扩频调制信号；/n步骤2：对接收的组合信号数字下变频处理后同时送入非共轭和共轭通道，获得非共轭通道判决数据和共轭通道判决数据；/n步骤3：将两通道判决数据送入联合判决器，共同依据1+1判决准则判断是否捕获成功，若捕获成功则得到两次成功判决所对应时刻点；/n步骤4：根据两次成功判决所对应时刻点确定最终捕获时刻点，完成码相位捕获。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于共轭频率调制的高动态下码捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：接收组合信号，所述组合信号由两部分组成，前面部分为频率调制信号及其共轭信号交替拼接，后面部分为扩频调制信号；
步骤2：对接收的组合信号数字下变频处理后同时送入非共轭和共轭通道，获得非共轭通道判决数据和共轭通道判决数据；
步骤3：将两通道判决数据送入联合判决器，共同依据1+1判决准则判断是否捕获成功，若捕获成功则得到两次成功判决所对应时刻点；
步骤4：根据两次成功判决所对应时刻点确定最终捕获时刻点，完成码相位捕获。


2.根据权利要求1所述的基于共轭频率调制的高动态下码捕获方法，其特征在于，所述组合信号数学模型表示为：



式中，fc为发送信号中频频率，为初始相位，P(t)为组合基带信号。


3.根据权利要求2所述的基于共轭频率调制的高动态下码捕获方法，其特征在于，所述组合基带信号具体为：



其中和为一对互为共轭的调频信号，M为偶数表示调频信号个数，T为符号持续时间，d(t)为扩频调制符号，c(t)为扩频码序列，m(t)为调频函数，定义为：





4.根据权利要求1所述的基于共轭频率调制的高动态下码捕获方法，其特征在于，经采样和数字下变频后得到的接收信号为：其中P[k-d]为：



其中，k＝0,1,2,...N-1，N为一个符号长度的采样点数，fd为多普勒频率，fs为采样频率，d为传输时延。


5.根据权利要求1所述的基于共...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩玉兵，韩亚龙，戴佳媛，彭丽莹，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32