【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，具体涉及一种扩频信号三级捕获方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、随着移动通信的不断发展，人们对即时通信的需求越来越高，而其中不得不提的一项关键技术就是扩频信号的捕获，扩频信号到达接收机端时会存在扩频码相位偏移和因发射机与接收机之间的相对运动而产生的多普勒频率偏移，因此想要对接收信号进行跟踪解调以获取所传输的比特信息，则首先需要对接收信号的频率和扩频码相位进行确定，这样才能保证本地接收机可以复制出与接收信号同步的载波信号和扩频码信号，以便于后续跟踪和信号解调。
2、常见的扩频信号的捕获方法有时域串行捕获算法、并行频率搜索捕获算法、并行码相位搜索捕获算法等；时域串行捕获算法以最朴素明了的方式展示了捕获过程中每一步流程中信号发生的变换，但其串行暴力搜索的方式带来了较长捕获时间的问题；并行频率搜索捕获算法通过傅里叶变换可以实现在确定一个码相位的同时在频率域对所有频带并行处理，将捕获的搜索维度降维至码相位维度，但该方法存在着在一次累积时间内需要做大量傅里叶变换的问题，对硬件资源要求较高，尤其是在使用长扩频码的情况下，会对硬件造成更多的负荷。
3、公开号为cn116094543a的专利技术专利申请公开了一种高精度扩频信号捕获方法，包括：对接收到的信号进行数据采样；对采样数据进行载波频率的补偿修正；对频率修正后的采样数据进行伪码相位的相关解扩得到相关积分数据；根据相关积分数据计算得到自适应检测门限、相关积分峰值及旁峰信息；对伪码相位和载波频率进行插值校正；采用校正后的相关积分峰值与自适应检测
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种扩频信号三级捕获方法、系统、设备及介质，通过对接收的扩频信号进行建模，并采用三级捕获的方式，逐级缩小搜索范围对扩频信号逐级缩小搜索步长进行捕获，具有信号捕获精度高、捕获时间短、硬件资源需求低以及信号捕获完整度高的优点。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种扩频信号三级捕获方法，包括以下步骤：
4、步骤1、对接收到的扩频信号进行建模；
5、步骤2、结合步骤1中建立的扩频信号模型，确定本地接收机频率的搜索范围以及第一级捕获频率搜索步长；
6、步骤3、设置本地接收机的码相位搜索步长，并根据步骤2确定的本地接收机频率的搜索范围以及第一级捕获频率搜索步长，对扩频信号进行第一级捕获，得到码相位维度的精确值以及第一级捕获得到的粗略频率估计值；
7、步骤4、在步骤3的第一级捕获的基础上，对扩频信号进行第二级捕获，得到第二级捕获的较精确频率估计值；
8、步骤5、在步骤4的第二级捕获的基础上，对扩频信号进行第三级捕获，得到第三级捕获的精确频率估计值。
9、所述步骤1中的扩频信号建模，具体为：
10、si(t)＝d(t)·c(t-τ)·sin[2π(fif+fd)t+θi]+n
11、其中，d(t)表示所传输的数据码，c(t)表示扩频码，τ表示扩频码的相位，fif表示信号中频，fd表示多普勒频移，θi表示接收信号的相位，n代表均值为0方差为的高斯白噪声。
12、所述步骤2，具体为：
13、步骤2.1、将本地载波信号的频率记为fif，码相位为0，则本地载波信号与接收信号之间的频差为fd，存在的码相位差为τ，记最大多普勒频移为fmax，则接收信号的频率范围为：[fif-fd,fif+fd]，即本地接收机频率的搜索范围；
14、步骤2.2、在第一级捕获时，选择长度最长的扩频码c1(t)的周期时长作为相干累积时间tcoh1，由此得出第一级捕获时的搜索步长为：δf1＝1/tcoh1；同时，将步骤2.1中确定的本地接收机频率的搜索范围，按照搜索步长划分为：fif-fd、fif-fd+λf1、fif-fd+λf2、......、fif+fd，分别记为频点1、频点2、频点3、......、频点n。
15、所述步骤3，具体为：
16、步骤3.1、设置本地接收机的码相位搜索步长为0.5个码片；
17、步骤3.2、根据步骤2.2中划分的频点设置本地载波频率值，将接收信号与本地载波进行混频，实现下变频；对混频后的信号进行快速傅里叶变换，将混频后的信号从时域变换到频域，记为fft[s(n)]；
18、步骤3.3、记本地扩频码为c1(t)，对c1(t)进行快速傅里叶变换，并对变换到频域后的信号做共轭处理，将共轭处理后的信号记为fft*[c(n)]；
19、步骤3.4、对步骤3.2得到的fft[s(n)]与步骤3.3得到的fft*[c(n)]相乘后，再进行快速傅里叶逆变换，得到时域结果r(n)：
20、
21、其中，d(n)表示数据位，fe、θe分别表示接收信号与本地载波之间的频差以及相差，n表示步骤3.3中的本地扩频码c1(t)的码长，rb表示本地扩频码c1(t)单个码片的时长；
22、步骤3.5、对步骤3.4得到的时域结果r(n)进行差分相干积分，具体为：
23、步骤3.5.1、由于步骤3.4中的时域结果r(n)通过一组扩频码c1(t)的基础上进行累积得到，则相邻的后一时域结果r(n+1)可表示为：
24、
25、其中，d(n+1)表示数据位；
26、步骤3.5.2、将本地扩频码c1(t)累计后的结果前后共轭相乘，将共轭相乘得到的结果记为e(n)：
27、
28、步骤3.5.3、截止本步骤，只对扩频码c1(t)进行了解扩，扩频码c2(t)依旧存在，e(n)中d(n)d(n+1)和扩频码c2(t)中两个数据位相乘d'(n)d'(n+1)一一对应，按照d'(n)d'(n+1)的差分规则对e(n)进行累加，差分累加后的结果可表示为edfc(n)：
29、
30、其中，ndfc表示进行差分累加的相干积分值个数；可以得出，通过调整扩频码长度n的大小，以实现对频率搜索步长的控制；
31、步骤3.6、对步骤2.2中划分的频点逐个遍历，使用不同频率值所对应的本地载波重复步骤3.2至步骤3.5，将所有结果组合，从而得到一个在码相位维度和频率维度的二维矩阵，寻找最大差分相干累积值edfcmax-1(n)所对应的码相位和粗略频点值其中码相位即为码相位维度的精确值，粗略频点值即为一级捕获得到的粗略估计值。
32、所述步骤4，具体为：
33、步骤4.1、以步骤3.6中得到的粗略频率值为中心，设置第二级捕获的频率搜索范围为：
34、步骤4.2、选择扩频码c2(t)的周期时长作为相干累积时间tcoh2，故第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种扩频信号三级捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种扩频信号三级捕获方法，其特征在于，所述步骤1中的扩频信号建模，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种扩频信号三级捕获方法，其特征在于，所述步骤2，具体为：
4.根据权利要求1或3所述的一种扩频信号三级捕获方法，其特征在于，所述步骤3，具体为：
5.根据权利要求1或4所述的一种扩频信号三级捕获方法，其特征在于，所述步骤4，具体为：
6.根据权利要求1所述的一种扩频信号三级捕获方法，其特征在于，所述步骤5，具体为：
7.一种用于实现权利要求1-6所述的一种扩频信号三级捕获方法的系统，其特征在于，包括：
8.一种扩频信号三级捕获设备，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时能够实现权利要求1-6所述的一种扩频信号三级捕获方法。
【技术特征摘要】
1.一种扩频信号三级捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种扩频信号三级捕获方法，其特征在于，所述步骤1中的扩频信号建模，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种扩频信号三级捕获方法，其特征在于，所述步骤2，具体为：
4.根据权利要求1或3所述的一种扩频信号三级捕获方法，其特征在于，所述步骤3，具体为：
5.根据权利要求1或4所述的一种扩频信号三级捕获方法，其特征在于，所述步...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，师瑞洋，张家铭，喻丹阳，岳路星，张席畅，周子康，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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