大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法及装置，涉及卫星通信的技术领域，包括：先获取接收序列；然后基于码片约束关系，对接收序列进行粗略码相位估计，得到多个目标PN码相位；再将多个目标PN码相位按预设顺序进行相关操作，得到相关结果；最后基于目标PN码相位和相关结果，对扩频信号进行捕获。本发明专利技术通过利用码片约束关系估计出多个目标PN码相位的方式可以减少相关次数，在低信噪比、大的多普勒频偏条件下可以实现对扩频信号的快速捕获，且硬件复杂度低，适用于大动态卫星通信系统。

【技术实现步骤摘要】
大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法及装置
本专利技术涉及卫星通信
，尤其是涉及一种大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法及装置。
技术介绍
大动态卫星通信系统能够为全球覆盖范围内各种移动终端提供多样可靠的服务，在当今的无线通信世界中发挥着至关重要的作用。由于直接序列扩频(DirectSequence-SpreadSpectrum，DS-SS)技术具有良好的抗干扰性能，因此有望在大动态卫星通信中得到应用。特别地，PN码捕获是DSSS系统的关键，接收机需要正确地估计扩频序列和本地PN序列的定时偏差，否则接收机无法获得扩频增益进行捕获。传统的扩频信号捕获方法有很多种，但是均难以适用于大动态卫星通信系统。例如：基于相关器的串行搜索方法，其采集时间相对较长，不适合长PN码的大动态卫星通信系统，原因是PN序列的自相关特性使得在未同步情况下，当前时刻的相关结果不能为下一次相关提供估计信息。随后提出的基于快速傅里叶变换的并行搜索方法，虽然减少了捕获时间，但是硬件复杂度较高。后来也有学者提出了基于因子图的快速PN码捕获方法，该方法对信噪比很敏感，无法全面地利用扩频增益，在低信噪比的情况下难以应用。综上所述，传统的PN码捕获方法无法在低信噪比和大的多普勒频偏条件下实现扩频信号的快速捕获，因此难以适用于大动态卫星通信系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法及装置，以缓解现有技术中存在的传统的PN码捕获方法无法在低信噪比和大的多普勒频偏条件下实现扩频信号的快速捕获，因此难以适用于大动态卫星通信系统的技术问题。第一方面，本专利技术提供的一种大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法，其中，包括：获取接收序列；基于码片约束关系，对所述接收序列进行粗略码相位估计，得到多个目标PN码相位；其中，所述目标PN码相位用于确定所述接收序列中扩频信号的位置；将所述多个目标PN码相位按预设顺序进行相关操作，得到相关结果；基于所述目标PN码相位和所述相关结果，对所述扩频信号进行捕获。进一步的，在获取接收序列之前，方法还包括：获取原始PN码序列；将所述原始PN码序列进行二进制相移键控BPSK调制，得到调制后的PN码序列；将所述调制后的PN码序列加入加性高斯白噪声信道，得到所述接收序列。进一步的，所述基于码片约束关系，对所述接收序列进行粗略码相位估计，得到多个目标PN码相位，包括：初始化搜索窗的长度和位置；将搜索窗内的接收序列确定为待匹配序列；基于码片约束关系，利用置信传播算法对所述待匹配序列进行粗略码相位估计，得到多个目标PN码相位。进一步的，所述基于码片约束关系，利用置信传播算法对所述待匹配序列进行粗略码相位估计，得到多个目标PN码相位，包括：基于所述接收序列确定码片约束关系；基于所述码片约束关系和预设的校验节点，利用置信传播算法依次更新待匹配序列中每个码字节点的节点信息；基于更新后的待匹配序列中每个码字节点的节点信息，采用硬判决估计出目标码字序列；将所述目标码字序列与本地序列进行匹配，生成多个所述目标PN码相位。进一步的，所述基于所述接收序列确定码片约束关系，包括：基于所述接收序列，确定序列生成多项式；基于所述序列生成多项式，确定码片约束关系。进一步的，基于所述码片约束关系和预设的校验节点，利用置信传播算法依次更新待匹配序列中每个码字节点的节点信息，包括：依次计算待匹配序列中每个码字节点的节点信息；基于码片约束关系，利用置信传播算法依次确定预设的校验节点向每个所述码字节点传递的可靠度信息；基于每个所述码字节点接收的可靠度信息，确定所述待匹配序列中每个码字节点的节点信息。进一步的，所述基于所述目标PN码相位和所述相关结果，对所述扩频信号进行捕获，包括：判断所述相关结果是否超过捕获门限；若所述相关结果超过捕获门限，则基于所述目标PN码相位，对所述扩频信号进行捕获。第二方面，本专利技术提供的一种大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获装置，其中，包括：第一获取单元，用于获取接收序列；估计单元，用于基于码片约束关系，对所述接收序列进行粗略码相位估计，得到多个目标PN码相位；其中，所述目标PN码相位用于确定所述接收序列中扩频信号的位置；相关单元，用于将所述多个目标PN码相位按预设顺序进行相关操作，得到相关结果；捕获单元，用于基于所述目标PN码相位和所述相关结果，对所述扩频信号进行捕获。第三方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现的所述的大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法的步骤。第四方面，本专利技术还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其中，所述程序代码使所述处理器执行所述的大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法。本专利技术提供的一种大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法及装置，包括：先获取接收序列；然后基于码片约束关系，对接收序列进行粗略码相位估计，得到多个目标PN码相位；再将多个目标PN码相位按预设顺序进行相关操作，得到相关结果；最后基于目标PN码相位和相关结果，对扩频信号进行捕获。本专利技术通过利用码片约束关系估计出多个目标PN码相位的方式可以减少相关次数，在低信噪比、大的多普勒频偏条件下可以实现对扩频信号的快速捕获，且硬件复杂度低，适用于大动态卫星通信系统。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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一种大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的另一种大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的一种大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获系统的结构示意图；图4为图1中步骤S102的流程图；图5为目标码字序列与本地序列之间的匹配框图；图6为图4中步骤S403的流程图；图7为M序列生成器的结构；图8为图8为码片约束关系的示意图；图9为图6中步骤S602的流程图；图10展示了本专利技术实施例提供的方法在不同信噪比条件下的捕获概率；图11为展示了本专利技术实施例提供的方法所需的相关次数与信噪比之间的关系；图12为本专利技术实施例提供的一种大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获装置的结构示意图。图标：11-第一获取单元；12-估计单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法，其特征在于，包括：/n获取接收序列；/n基于码片约束关系，对所述接收序列进行粗略码相位估计，得到多个目标PN码相位；其中，所述目标PN码相位用于确定所述接收序列中扩频信号的位置；/n将所述多个目标PN码相位按预设顺序进行相关操作，得到相关结果；/n基于所述目标PN码相位和所述相关结果，对所述扩频信号进行捕获。/n

【技术特征摘要】
1.一种大动态卫星通信系统扩频信号快速捕获方法，其特征在于，包括：
获取接收序列；
基于码片约束关系，对所述接收序列进行粗略码相位估计，得到多个目标PN码相位；其中，所述目标PN码相位用于确定所述接收序列中扩频信号的位置；
将所述多个目标PN码相位按预设顺序进行相关操作，得到相关结果；
基于所述目标PN码相位和所述相关结果，对所述扩频信号进行捕获。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取接收序列之前，还包括：
获取原始PN码序列；
将所述原始PN码序列进行二进制相移键控BPSK调制，得到调制后的PN码序列；
将所述调制后的PN码序列加入加性高斯白噪声信道，得到所述接收序列。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于码片约束关系，对所述接收序列进行粗略码相位估计，得到多个目标PN码相位，包括：
初始化搜索窗的长度和位置；
将搜索窗内的接收序列确定为待匹配序列；
基于码片约束关系，利用置信传播算法对所述待匹配序列进行粗略码相位估计，得到多个目标PN码相位。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于码片约束关系，利用置信传播算法对所述待匹配序列进行粗略码相位估计，得到多个目标PN码相位，包括：
基于所述接收序列确定码片约束关系；
基于所述码片约束关系和预设的校验节点，利用置信传播算法依次更新待匹配序列中每个码字节点的节点信息；
基于更新后的待匹配序列中每个码字节点的节点信息，采用硬判决估计出目标码字序列；
将所述目标码字序列与本地序列进行匹配，生成多个所述目标PN码相位。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述接收序列确定码片约束关系，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡麟玲，姜春晓，王佳蔚，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11