一种大频偏直扩信号一阶差分位同步方法及系统技术方案

本申请提供一种大频偏直扩信号一阶差分位同步方法及系统，其中方法包括：获取初始信号和周期伪码序列；对初始信号进行下变频并采样得到基带采样序列；对周期伪码序列采样得到第一伪码序列；对基带采样序列和第一伪码序列进行一阶差分延迟共轭相乘得到一阶差分序列；分别对第二伪码序列和一阶差分序列进行快速傅里叶变换，相乘后再进行快速傅里叶反变换得到结果序列；将结果序列中超过门限的最大点作为同步位置。将频偏与延时相乘，使大频偏转化为固定的载波相位，不再影响位同步延长积分时间，保证数据相干积累时长不受数据跳变影响。能够避免同步性能恶化，提高捕获概率。将位时频二维搜索转化为一维的同步搜索，节省了位同步时间。步时间。步时间。

【技术实现步骤摘要】
一种大频偏直扩信号一阶差分位同步方法及系统


[0001]本公开一般涉及直接序列扩频和信号位同步领域，具体涉及一种大频偏直扩信号一阶差分位同步方法及系统。

技术介绍

[0002]信号的捕获是通信双方建立连接的一个初始过程，也是接收机在正确解调发端信号前必不可少的准备阶段。要完成信号的捕获，需要在伪码和多普勒频率的不确定区域内进行搜索；只有当接收机本地复现的伪码相位与载波多普勒频率均与接收信号匹配后，方可确认捕获成功，实现收发信号的位同步。由于目标飞行器与平台相对运动速度快，导致了较大的载波多普勒频偏，使载波多普勒频率搜索单元增多，不利于接收信号的快速捕获。同时，面对信号传输距离远、发射功率受限的情况，接收信号的信噪比极低，通常需要长时间的积分或者多次逗留来提升捕获概率、降低虚警概率。
[0003]低信噪比下通过多次逗留检测可提高检测概率，但使用多次都留检测器的条件是单次检测概率必须高于50％，否则即便检测器多次逗留也无法达到95％以上的检测概率需求。相干积累可有效提升信噪比，进一步提高单次检测概率，但由于直扩信号存在数据跳变的限制，相干积累的时间不能超过一个数据持续时间，否则可能由于跳变的影响导致信噪比恶化。
[0004]现有的通信过程中由于具有大频偏和数据跳变，使位同步性能恶化，并且信号捕获概率低，不能实现一维的同步搜索。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种大频偏直扩信号一阶差分位同步方法及系统。
[0006]本申请一方面提供一种大频偏直扩信号一阶差分位同步方法，包括：
[0007]获取初始信号；获取周期伪码序列；所述初始信号由原信号乘上所述周期伪码序列得到；
[0008]对所述初始信号进行下变频，再对下变频得到的信号以设定频率进行采样得到基带采样序列；
[0009]对所述周期伪码序列以设定频率采样得到第一伪码序列；
[0010]对所述基带采样序列和所述第一伪码序列分别延时设定时长，得到第一延时序列和第二延时序列；
[0011]将所述基带采样序列与所述第一延时序列的共轭进行相乘，得到一阶差分序列；
[0012]将所述第一伪码序列与所述第二延时序列相乘，得到第二伪码序列；
[0013]将所述一阶差分序列进行快速傅里叶变换，得到第一频谱；对所述第二伪码序列进行快速傅里叶变换得到第二频谱；
[0014]对所述第一频谱与所述第二频谱的共轭进行相乘，再对相乘结果进行快速傅里叶
反变换，得到结果序列；
[0015]获取所述结果序列的每个点的幅值，根据每个点的幅值计算每个点的门限；筛选出超过自身门限的点，并选择幅值最大的点作为同步位置；
[0016]其中，得到所述同步位置即获知了信号的起始位置，从信号的起始位置开始接收信号即能够实现信号的捕获。
[0017]根据本申请实施例提供的技术方案，所述基带采样序列根据公式(一)计算得出；
[0018][0019]其中，N为总体采样点数；t
s
＝1/f
s
为时域采样间隔，d(nt
s
)为nt
s
采样时刻的二进制调制数据，n为第n个采样点；C(nt
s
‑
τ0)为周期伪码序列，τ0为周期伪码序列的初始相位，f
d
＝v/c
·
f
RF
＝ξf
RF
为载波多普勒频率；
[0020]c为光速，v为飞行器相对于卫星的运动速度，f
RF
为射频载波频率，ξ＝v/c为飞行器相对于卫星的运动速度与光速的比值；exp为以e为底的幂级数；j为虚数单位；为射频载波初始相位。
[0021]根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一伪码序列根据公式(二)计算得出；
[0022][0023]其中，为带有估计相位的周期伪码序列；为周期伪码序列的估计相位，N
c
＝T
c
f
s
为周期伪码序列一个伪码周期的采样点数，T
cp
＝LT
cp
为周期伪码序列的伪码周期，T
cp
＝1/R
cp
为一个周期伪码序列的码片持续时间，R
cp
为周期伪码序列的码速率。
[0024]根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一延时信号为r
d
(n
‑
m)；所述一阶差分序列根据公式(三)计算得出；
[0025][0026]其中，为所述第一延时序列的共轭序列，t
n
＝nt
s
为采样时间，t
n
‑
m
为延时m的采样时间。
[0027]根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二延时序列为所述第二伪码序列根据公式(四)计算得出；
[0028][0029]根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一频谱r
m
(k)根据公式(五)计算得出；
[0030]r
m
(k)＝[FFT(r
m
(n))],k＝0,1,...,N
c
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(五)；
[0031]所述第二频谱根据公式(六)计算得出；
[0032][0033]其中，FFT(
·
)表示对括号内的序列进行快速傅里叶变换，k表示信号经过快速傅里叶变换处理后变换到频域的点数，[
·
]*
表示对括号内的序列取共轭。
[0034]根据本申请实施例提供的技术方案，所述结果序列y
corr
根据公式(七)计算得出；
[0035][0036]其中，IFFT(
·
)表示对括号内的序列进行快速傅里叶反变换。
[0037]根据本申请实施例提供的技术方案，通过对所述结果序列y
corr
进行幅值与门限的比较得到同步位置的步骤包括：
[0038]对所述结果序列y
corr
中每个点两侧各N
th
个点求平均值A
m
；
[0039]将平均值A
m
乘以门限系数k
m
，得到与当前点对应的门限值A
th
；
[0040]判断出超过与自身对应门限值A
th
的点，选取最大的点作为同步结果。
[0041]本申请另一方面提供一种大频偏直扩信号一阶差分位同步系统，包括：
[0042]伪码生成模块，所述伪码生成模块安装在飞行器上，用于生成周期伪码序列；
[0043]天线单元，所述天线单元安装在飞行器上，用于获取卫星发射的初始信号；所述初始信号由原信号乘上所述周期伪码序列得到；
[0044]处理模块，所述处理模块安装在飞行器上，所述天线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大频偏直扩信号一阶差分位同步方法，其特征在于，包括:获取初始信号；获取周期伪码序列；所述初始信号由原信号乘上所述周期伪码序列得到；对所述初始信号进行下变频，再对下变频得到的信号以设定频率进行采样得到基带采样序列；对所述周期伪码序列以设定频率采样得到第一伪码序列；对所述基带采样序列和所述第一伪码序列分别延时设定时长，得到第一延时序列和第二延时序列；将所述基带采样序列与所述第一延时序列的共轭进行相乘，得到一阶差分序列；将所述第一伪码序列与所述第二延时序列相乘，得到第二伪码序列；将所述一阶差分序列进行快速傅里叶变换，得到第一频谱；对所述第二伪码序列进行快速傅里叶变换得到第二频谱；对所述第一频谱与所述第二频谱的共轭进行相乘，再对相乘结果进行快速傅里叶反变换，得到结果序列；获取所述结果序列的每个点的幅值，根据每个点的幅值计算每个点的门限；筛选出超过自身门限的点，并选择幅值最大的点作为同步位置；其中，得到所述同步位置即获知了信号的起始位置，从信号的起始位置开始接收信号即能够实现信号的捕获。2.根据权利要求1所述的一种大频偏直扩信号一阶差分位同步方法，其特征在于，所述基带采样序列根据公式(一)计算得出；其中，N为总体采样点数；t
s
＝1/f
s
为时域采样间隔，d(nt
s
)为nt
s
采样时刻的二进制调制数据，n为第n个采样点；C(nt
s
‑
τ0)为周期伪码序列，τ0为周期伪码序列的初始相位，f
d
＝v/c
·
f
RF
＝ξf
RF
为载波多普勒频率；c为光速，v为飞行器相对于卫星的运动速度，f
RF
为射频载波频率，ξ＝v/c为飞行器相对于卫星的运动速度与光速的比值；exp为以e为底的幂级数；j为虚数单位；为射频载波初始相位。3.根据权利要求2所述的一种大频偏直扩信号一阶差分位同步方法，其特征在于，所述第一伪码序列根据公式(二)计算得出；其中，为带有估计相位的周期伪码序列；为周期伪码序列的估计相位，N
c
＝T
c
f
s
为周期伪码序列一个伪码周期的采样点数，T
cp
＝LT
cp
为周期伪码序列的伪码周期，T
cp
＝1/R
cp
为一个周期伪码序列的码片持续时间，R
cp
为周期伪码序列的码速率。4.根据权利要求3所述的一种大频偏直扩信号一阶差分位同步方法，其特征在于，所述第一延时信号为r
d
(n
‑
m)；所述一阶差分序列根据公式(三)计算得出；
其中，为所述第一延时序列的共轭序列，t
n
＝nt
s
为采样时间，t
n
‑
m
为延时m的采样时间。5.根据权利要求4所述的一种大频偏直扩信号一阶差分位同步方法，其特征在于，所述第二延时序列为所述第二伪码序列根据公式(四)计算得出；6.根据权利要求5所述的一种大频偏直扩信号一阶差分位同步方法，其特征在于，所述第一频谱r
m
(k)根据公式(五)计算得出；r
m
(k)＝[FFT(r
m
(n))],k＝0,1,...,N
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭一超，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：