一种基于频域匹配滤波和时延调整的BL-DSSS信号码跟踪方法技术

本发明专利技术提出的一种基于频域匹配滤波和时延调整的BL

【技术实现步骤摘要】
一种基于频域匹配滤波和时延调整的BL
‑
DSSS信号码跟踪方法


[0001]本专利技术属于通信
，具体涉及一种基于频域匹配滤波和时延调整的BL
‑
DSSS信号码跟踪方法。

技术介绍

[0002]直接序列扩频系统(DSSS)在通信、导航、雷达等领域都有着广泛的应用。传统的直接序列扩频系统一般采用矩形波形，它的频谱效率较低，同时边带衰减较小，同时对其它频带信号产生干扰，逐渐不能满足现代通信和测量系统的需求。带限直接序列扩频(BL
‑
DSSS)系统采用频带有限波形如升余弦波形和高斯代替矩形波形，能够实现更高的频谱效率和边带衰减，提高通信数据速率和测量精度，减少对其它频带信号的干扰，受到了广泛的研究。
[0003]码同步是BL
‑
DSSS信号接收机的重要组成部分，其中包括码捕获和码跟踪。码捕获过程是通过信号估计技术将本地信号与接受信号之间的时延差缩小到一个码片间隔内，是饰演的粗估计过程，为后续码跟踪提供初始化参数。码跟踪是一个反馈控制过程，主要通过环路进行时延，它的主要功能为：一是将在码捕获的基础上，进一步精确估计时延，使得本地信号与接受信号的时延差尽可能的小，以提高后续数据检测输入信号的信噪比，降低误码率；二是对接受信号的时延进行连续的跟踪，使得在动态条件下，本地信号与接受信号的时延保持一致。
[0004]现有的针对BL
‑
DSSS信号的码跟踪方法主要采用延迟锁相环原理，如图1所示，具体实现是通过在时域完成匹配滤波，之后通过不同的误差鉴别方法估计出本地信号与接收信号的时延差，通过设计的环路滤波器控制插值器对接收信号进行插值，从而完成接收信号的时延调整。
[0005](1)现有码跟踪方法的计算复杂度较高
[0006]现有的基于延迟锁相环原理的BL
‑
DSSS信号码跟踪方法杂度较高，主要有两个原因：一是接受信号需要在时域完成匹配滤波，这是一个数字卷积过程，在数字电路中实现时需要较高的计算复杂度；二是接受信号的时延误差调整是通过插值器实现的，这同样会带来较高的计算复杂度。
[0007](2)现有码跟踪方法的时延调整精度较差
[0008]现有的时延调整方法是通过不同的插值器进行实现的，而且为了相对的减少复杂度，插值器的阶数都比较低，如采用立方插值器或多项式插值器等。这种低阶数的插值器用于调整接收信号时延，不可避免的会带来较大的精度误差。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于频域匹配滤波和时延调整的BL
‑
DSSS信号码跟踪方法，降低了计算复杂度，同时，能够很好的解决传统插值器带来的精度较差的问题。
[0010]一种BL
‑
DSSS信号码跟踪方法，包括：
[0011]设接收端接收到的信号经过采样之后表示为r
n
；在匹配滤波过程中，接收信号r
n
首先经过整数时延调整，再通过利用FFT实现的匹配滤波之后，与频域分数时延滤波器相乘完成分数时延调整，最后经过IFFT计算后，得到经过时延调整和匹配滤波的信号y
n
；
[0012]将信号y
n
经过误差鉴别和环路滤波，再进入到匹配滤波和时延调整过程，以此类推，实现BL
‑
DSSS信号码的环路跟踪。
[0013]较佳的，所述匹配滤波过程中，采用的匹配滤波器的频域形式为：
[0014]H
MF,k
＝FFT
2M
[h
MF,n
][0015]其中，
[0016]n表示采样点序号，T
s
表示采样周期，p
R
(nT
s
)表示匹配滤波器的时域响应，M为匹配滤波器的点数。
[0017]较佳的，所述频域分数时延滤波器为：
[0018][0019]其中，i表示环路跟踪的次数序号，时延估计值表示第i次环路跟踪的时延估计值。
[0020]较佳的，所述整数时延调整采取对接收信号r
n
在时域进行整数左移位的方法实现；表示时延估计值。
[0021]较佳的，时延估计值在环路滤波部分根据如下公式更新：
[0022]其中，表示第i+1次环路跟踪的时延估计值，h
i
表示环路滤波器，G为环路滤波部分的增益系数，z
i
表示误差鉴别部分的输出。
[0023]较佳的，所述误差鉴别部分采用超前、滞后误差鉴别实现。
[0024]本专利技术具有如下有益效果：
[0025]本专利技术提出的一种基于频域匹配滤波和时延调整的BL
‑
DSSS信号码跟踪方法，通过频域实现的匹配滤波和时延调整，明显降低了原码跟踪方法的计算复杂度，扩展了BL
‑
DSSS系统的应用范围；同时，采用的频域时延调整方法的等效阶数较高，精度较延迟锁相环所采用的普通插值法更高，因此带来更小的跟踪误差。
附图说明
[0026]图1为现有的基于延迟锁相环的码跟踪方法框图；
[0027]图2为本专利技术的基于频域匹配滤波和时延调整的码跟踪方法原理框图；
[0028]图3(a)和图3(b)分别为环路带宽是10Hz、100Hz条件下的码跟踪情况；
[0029]图4(a)和图4(b)分别为输入信号信噪比SNR＝
‑
25dB、5dB条件下的码跟踪情况；
[0030]图5为稳态误差方差比较结果。
具体实施方式
[0031]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0032]一、信号模型
[0033]本专利技术的发射端采用根升余弦信号波形，数据符号采用BPSK调制方式，则发射端的发射信号可以表示为：
[0034][0035]其中，a
i
为数据符号，代表向下取整运算，c
m
＝
±
1为扩频码序列，p
T
(t)为放射信号脉冲波形，在本专利技术中为根升余弦信号波形，它的频率响应为其中P
N
(f)为升余弦滤波器的频率响应。另外，T
c
为码片周期，T为扩频码周期，N＝T/T
c
为扩频增益。当采用上述公式表示发射信号时，由于x(t)为平稳随机过程，那么s(t)的功率谱密度可以表示为|P
T
(f)|2/T
c
，则由升余弦波形的性质，调制信号x(t)的平均功率为1。考虑接收信号时延和高斯白噪声的影响，接收端接收到的信号可以表示为：
[0036][0037]其中，θ为未经同步的载波相位，服从[
‑
π,π)上的均匀分布；τ为经过捕获之后剩余的伪码时延，满足|τ|≤T
c
；w(t)为高斯白噪声信号，它的功率谱密度为N0/P，其中N0为单边的噪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种BL
‑
DSSS信号码跟踪方法，其特征在于，包括：设接收端接收到的信号经过采样之后表示为r
n
；在匹配滤波过程中，接收信号r
n
首先经过整数时延调整，再通过利用FFT实现的匹配滤波之后，与频域分数时延滤波器相乘完成分数时延调整，最后经过IFFT计算后，得到经过时延调整和匹配滤波的信号y
n
；将信号y
n
经过误差鉴别和环路滤波，再进入到匹配滤波和时延调整过程，以此类推，实现BL
‑
DSSS信号码的环路跟踪。2.如权利要求1所述的BL
‑
DSSS信号码跟踪方法，其特征在于，所述匹配滤波过程中，采用的匹配滤波器的频域形式为：H
MF,k
＝FFT
2M
[h
MF,n
]其中，n表示采样点序号，T
s
表示采样周期，p
R
(nT
s<...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢志伟，焦义文，马宏，吴涛，毛飞龙，高泽夫，陈雨迪，滕飞，李冬，李超，周扬，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：