一种在大多普勒频率下的PMF-FFT捕获方法技术

本发明专利技术公开一种在大多普勒频率下的PMF

【技术实现步骤摘要】
一种在大多普勒频率下的PMF
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FFT捕获方法


[0001]本专利技术涉及卫星通信系统信号处理
，特别涉及一种在大多普勒频率下的PMF
‑
FFT捕获方法。

技术介绍

[0002]直接序列扩频通信技术可以有效地降低信号的功率谱密度，实现通信的隐蔽性和低截获概率，并且工程实现简单，得到了广泛的应用。但是对于高速运动的飞行器来说，飞行器的飞行速度非常高，会带来特别大的载波多普勒频移和多普勒变化速率，从而给通信接收机的信号处理带来了问题：对接收信号的载波产生高的多普勒频移，使得伪码相关峰值剧烈下降，导致捕获概率很差或者无法找到信号。传统的捕获算法如频域并行滑动相关法、滑动相关法等，由于捕获时间或者捕获信噪比的限制将不再适用，通常使用部分匹配滤波器加傅里叶变换(PMF
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FFT)的方法进行伪码相位
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载波频率的二维搜索。
[0003]但是，在使用PMF
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FFT算法时，存在着信噪比损失的问题，即扇贝损失和频域衰减。当存在的多普勒较大时，在快速捕获的同时也会带来一些其他问题，比如较多的多普勒分割区间、大的FFT输出幅值的衰减、较大的码片多普勒以及消耗较长的捕获时间等，这些问题对于多普勒快速变化的系统来说是不可以忍受的，最终将会导致捕获失败。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种在大多普勒频率下的PMF
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FFT捕获方法，以降低频偏估计误差，提高系统捕获的准确性，缩短捕获时间。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种在大多普勒频率下的PMF
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FFT捕获方法，基于数字下变频模块、数据存储模块、伪码生成模块、部分相关运算模块、FFT变换模块、捕获判断模块、捕获控制模块和剩余频偏估计模块；该方法包括：
[0006]步骤1：数字下变频模块将接收到的中频信号下变频为I、Q两路数据；
[0007]步骤2：数据存储模块存储有用数据，伪码生成模块生成和接收信号相同的伪码，且相位可调；
[0008]步骤3：部门相关运算模块将存储的数据和生成的伪码数据做部分相关运算，并进行滤波；
[0009]步骤4：FFT变换模块将滤波处理后的数据进行FFT运算，并求虚部和实部的平方和；
[0010]步骤5：捕获判断模块将检测出的FFT运算后的模值最大值与预设门限进行比较，如果最大值超过预设门限，则捕获成功，并记录下当前伪码的多普勒频偏和码相位；反之，则重回步骤2，调整伪码生成模块生成的伪码相位，即伪码循环向右移一位，重新进行捕获，如此循环；
[0011]步骤6：剩余频偏估计模块对捕获后剩余多普勒频偏进行估计，使得频偏误差在载波环的入锁带宽内；
[0012]捕获控制模块控制数据存储模块、FFT变换模块、捕获判断模块和剩余频偏估计模块的工作时序以及捕获状态，给出各个模块的工作使能。
[0013]可选的，在所述步骤5之后，所述步骤6之前，该方法还包括二次PMF
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FFT捕获，若捕获成功，以步骤5中捕获成功后记录下的伪码相位为起点，重复步骤2～步骤5，再次对信号进行搜索，且第一次捕获结束后的伪码相位与实际的伪码相位之间的误差不超过第二次搜索的相位范围。
[0014]可选的，在捕获完成以后，本地的伪码和接收信号已经初步对齐，复制一段接收信号，改变下变频模块的频率控制字，对下变频后的数据做非相干累加，得到一次扫频后的信号能量；当所有频点扫描完成后，选取能量最大值，该最大值点的位置代表的频率则是捕获后的剩余频偏。
[0015]可选的，所述部分相关运算模块对存储的N个数据进行分组，分为K组，K代表部分相关运算模块中部分匹配滤波器的个数，每组X个数据，X也就是每个子匹配滤波器的长度，N＝KX；将本地伪码与接收信号送入部分匹配滤波器进行相关运算，相关运算后进行匹配滤波处理，得到滤波后的数据。
[0016]可选的，所述FFT变换模块对部门相关运算模块滤波处理后的数据做K点FFT运算，将FFT输出结果实部和虚部平方后求其平方模值，同时得到每一点FFT输出值所对应的游标地址。
[0017]在本专利技术提供的在大多普勒频率下的PMF
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FFT捕获方法中，在采用PMF
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FFT算法的基础上提出了使用二次PMF
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FFT的方法，可以将码片误差缩小至一个码片范围内，使捕获判断模块可以很好地适应大多普勒范围，提高了捕获的准确性，缩短了捕获时间。在捕获初步完成后，将剩余频差估计在一个较大的范围内，引入剩余频偏估计模块，将频偏估计在一个较小的误差内，方便后续载波跟踪的处理。该方法不仅工程实现简单，且能够满足工程的信噪比要求。在捕获过程中，还通过捕获控制模块去控制各个模块的工作时序以及捕获状态，不仅保证了捕获的正确性，且便于调试。
附图说明
[0018]图1是本专利技术提供的在大多普勒频率下的PMF
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FFT捕获系统框架示意图；
[0019]图2是本专利技术提供的在大多普勒频率下的PMF
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FFT捕获方法流程示意图；
[0020]图3是PMF
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FFT捕获原理示意图；
[0021]图4是扩频信号捕获控制状态框示意图。
具体实施方式
[0022]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种在大多普勒频率下的PMF
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FFT捕获方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0023]本专利技术对PMF
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FFT算法的改进是采用PMF
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FFT+剩余频偏估计的方法对扩频信号进行捕获。当多普勒频偏较大，而后续载波环的入锁带宽较小时，将会有较多的多普勒载波分割区间，导致捕获时间较长，因此在对FFT分辨率进行选择时，不是要求FFT估计出的频率误
差在载波环入锁频偏内，而是采用比载波环入锁频偏大的FFT分辨率，等到捕获完成后，再利用较少的时间进行剩余载波频偏估计，之后让频偏误差在载波环的入锁带宽内。
[0024]本专利技术提供了一种在大多普勒频率下的PMF
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FFT捕获方法，基于如图1所示的PMF
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FFT捕获系统，该PMF
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FFT捕获系统主要包括数字下变频模块、数据存储模块、伪码生成模块、部分相关运算(Partially matched filter，PMF)模块、FFT变换模块、捕获判断模块、捕获控制模块和剩余频偏估计模块；其中，所述数字下变频模块是将中频信号下变频为I、Q两路数据；所述数据存储模块用于存储有用数据；所述伪码生成模块生成和接收信号相同的伪码，且相位可调；所述部分相关运算模块将所述数据存储模块存储的数据和所述伪码生成模块生成的数据做本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在大多普勒频率下的PMF
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FFT捕获方法，其特征在于，基于数字下变频模块、数据存储模块、伪码生成模块、部分相关运算模块、FFT变换模块、捕获判断模块、捕获控制模块和剩余频偏估计模块；该方法包括：步骤1：数字下变频模块将接收到的中频信号下变频为I、Q两路数据；步骤2：数据存储模块存储有用数据，伪码生成模块生成和接收信号相同的伪码，且相位可调；步骤3：部门相关运算模块将存储的数据和生成的伪码数据做部分相关运算，并进行滤波；步骤4：FFT变换模块将滤波处理后的数据进行FFT运算，并求虚部和实部的平方和；步骤5：捕获判断模块将检测出的FFT运算后的模值最大值与预设门限进行比较，如果最大值超过预设门限，则捕获成功，并记录下当前伪码的多普勒频偏和伪码相位；反之，则重回步骤2，调整伪码生成模块生成的伪码相位，即伪码循环向右移一位，重新进行捕获，如此循环；步骤6：剩余频偏估计模块对捕获后剩余多普勒频偏进行估计，使得频偏误差在载波环的入锁带宽内；捕获控制模块控制数据存储模块、FFT变换模块、捕获判断模块和剩余频偏估计模块的工作时序以及捕获状态，给出各个模块的工作使能。2.如权利要求1所述的在大多普勒频率下的PMF
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FFT捕获方法，其特征在于，在所述步骤5之后，所述步骤6之前，该方法还包括二次PMF
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘娜，陈谡，范学仕，唐茂洁，
申请(专利权)人：中科芯集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：