本发明专利技术为一种基于自适应功率积累的扩频码相位捕获装置及其捕获方法。捕获装置包括积累次数与门限选择器、串/并联转换电路、累加器组和信道噪声估计器，接收机处理接收的信号得到信号功率值，信号功率值经串/并联转换电路输入累加器累加，信号功率值经信道噪声估计器得到噪声频率，积累次数与门限选择器设置当前积累次数与门限值，各累加器累加后的值输入门限选择器作比较得到扩频码相位。捕获方法基于上述捕获装置，对信号功率值进行累加，可动态调整积累次数与门限值，对各累加值与门限值比较获得扩频码相位。本发明专利技术实现了平滑噪声、改善捕获性能的目的，能够在不同信噪比条件下同时使虚警概率和检测概率保持基本恒定，具有较短的捕获时间。
【技术实现步骤摘要】
本 专利技术属于无线通信领域，涉及一种无线扩频通信的扩频码捕获技术，具体涉及一种应用于无线扩频通信的。
技术介绍
扩频通信技术是指将待传输信息的频谱利用某个特定扩频函数展开后成为宽频带信号，送入信道中传输，再利用相应手段将其压缩并提取传输信息的通信手段。扩频技术具有抗干扰性能好、信号不易被识别和捕获、抗多径衰落能力强、易于实现多址通信等优点，目前已被广泛应用于军事通信和第3代移动通信当中，是当代无线通信领域热门的技术之一。扩频通信系统主要由扩频发射机和扩频接收机组成。在下文中，将扩频发射机简称为发射机，将扩频接收机简称为接收机。发射机首先将原始信息通过调制一个伪随机码来生成扩频信号，并通过射频前端发射出去。在扩频通信中，将该伪随机码称为扩频码。接收机则利用同样的扩频码对接收到的扩频信号进行解调，恢复出原始信息。在接收机对接收到的扩频信号进行解调时，其前提条件是需要将接收到的扩频信号与由接收机产生的扩频码在相位上对准。然而，发射机发送的扩频信号经由无线信道后， 将产生一个随机时延，即相位将不再确定。因此，接收机在对接收到的扩频信号进行解调之前，首先需要捕获该信号的扩频码相位，否则无法进行原始信息的恢复。因此，要保证扩频通信系统的稳定和高效通信，必须要先保证扩频码相位快速和正确地捕获。扩频码相位的捕获主要是基于伪随机码的自相关特性进行。具体方法是由接收机产生一系列具有不同相位的扩频码，分别对接收信号进行解调并输出一个信号。当该信号电平大于某一门限值时，即可判断此时的相位为接收机接收到的扩频信号的相位。但是由于噪声的存在，并不能保证100 %的扩频码相位正确捕获，且易于产生虚警，从而使捕获时间无法保证，不利于扩频通信技术在突发通信等系统中的应用。
技术实现思路
本专利技术针对扩频通信系统的扩频码相位捕获中，因受噪声影响捕获不准以及捕获时间无法保证的问题，提出了一种。一种基于自适应功率积累的扩频码相位捕获装置，包括载波解调器、匹配滤波器、平方律检波器、门限比较器、串/并联转换电路、一组累加器、信道噪声估计器以及积累次数与门限选择器。所述的载波解调器对接收机接收到的信号进行载波解调，载波解调后的信号以扩频码的码片周期T。为步长依次输入匹配滤波器中进行相干检测；所述的匹配滤波器以码片周期T。为步长输出检测后的信号给平方律检波器；所述的平方律检波器对输入的信号进行平方律检波获得信号功率值，并将信号功率值分别输出给到串/并联转换电路和信道噪声估计器；所述的串/并联转换电路对输入的信号功率值进行转换，将一个符号周期内的不同码片周期的信号功率值依次输入到不同的累加器中；所述的信道噪声估计器利用信号功率值进行噪声功率估计获得噪声功率，并将噪声功率输入积累次数与门限选择器；所述的积累次数与门限选择器根据输入的噪声功率确定当前积累次数和当前门限值， 并将当前积累次数输出给各累加器，将当前门限值输出给门限比较器；所述的门限比较器将收到的当前门限值设置为自身的门限值；各累加器在完成累积次数的信号功率值的累加后，依次将累加的信号功率值输入门限比较器中，与门限比较器的门限值作比较，若某个累加器累加的信号功率值高于该门限值，则门限比较器将该累加器的序号作为扩频码相位输出O一种基于自适应功率积累的扩频码相位捕获方法，包括下面6个步骤 步骤1 根据实际扩频通信系统对虚警和检测概率的要求，获得并存储在不同信噪比下所对应的积累次数和门限值。步骤2 将用于功率积累的L个累加器都清零。步骤3 接收机对接收到的一个符号周期内的信号进行下面处理，得到L个信号功率值；首先对接收到的信号进行载波解调，然后载波解调后的信号以扩频码的码片周期为步长依次通过匹配滤波器进行相干检测，匹配滤波器也以每个扩频码的码片周期为间隔输出处理后的信号，最后对匹配滤波器输出的信号进行平方律检波，得到L个信号功率值。所述的符号周期为扩频码的长度X扩频码的码片周期。步骤4 将L个信号功率值做两方面的处理一方面，将L个信号功率值输入串/并联转换电路，串/并联转换电路将不同码片周期的信号功率值依次送入不同的累加器中进行累加操作；另一方面，将L个信号功率值输入信道噪声估计器进行噪声功率估计，得到噪声功率，将噪声功率输入积累次数与门限选择器，积累次数与门限选择器设置当前积累次数和当前门限值，并将当前积累次数输出给各累加器，将当前门限值输出给门限比较器，门限比较器将将当前门限值设置为自身的门限值。步骤5 判断各累加器是否完成了当前积累次数的累加操作，若没有，转步骤3执行，若完成，则执行步骤7。步骤6 将L个累加器内的值依次输出至门限比较器中与门限比较器中的门限值对比，若某个累加器内的值高于该门限值，则将该累加器的序号作为扩频码的相位信息输出ο本专利技术的优点和积极效果在于(1)本专利技术可根据对虚警概率和检测概率的要求方便设计扩频码相位捕获器，设计简单，使用方便；(2)本专利技术在传统的基于匹配滤波器的扩频码捕获器之后引入一组功率累加器， 可以平滑掉噪声，降低虚警概率，并提高了捕获概率；(3)本专利技术通过引入信道噪声估计器和积累次数与门限选择器，提供了自适应的机制，结合功率积累与自适应控制，使其在不同信噪比条件下动态调整功率积累次数，进而降低平均捕获时间，并保持虚警概率和捕获概率基本不变，改善了捕获性能。附图说明图1为本专利技术的扩频码相位捕获装置的模块结构示意图；图2为本专利技术的扩频码相位捕获方法的步骤流程图；图3为图1中信道噪声估计器的具体实现方式示意图；图4为功率积累对噪声的平滑作用的示意图；图5为本专利技术方法与恒虚警方法的检测概率曲线对比图；图6为本专利技术方法与恒虚警方法的虚警概率曲线对比图；图7为本专利技术方法、恒虚警方法和多码元累加择大方法的平均捕获时间曲线对比图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。本专利技术具体实施说明中，发射机采用长度为L的扩频码，扩频码的一个码片周期为Tc。本专利技术的基于自适应功率积累的扩频码相位捕获装置，如图1所示，包括用于载波解调的载波解调器1，用于进行相干检测的匹配滤波器2，用于获得匹配滤波器输出信号功率的平方律检波器3，串/并联转换电路4，用于进行功率积累的一组具有与扩频码的长度相等的数目的累加器5，用于噪声功率估计的信道噪声估计器6以及存储不同信噪比下的积累次数和门限的积累次数与门限选择器7和门限比较器8。接收机将接收到的信号输入载波解调器1中进行载波解调，载波解调后的信号以码片周期T。为步长输入匹配滤波器2中进行相干检测。匹配滤波器2也以T。为步长输出检测后的信号给平方律检波器3。平方律检波器3对输入的信号进行平方律检波获得信号的功率值，平方律检波器3将信号功率值分别发送到串/并联转换电路4和信道噪声估计器6。串/并联转换电路4对输入的信号功率值进行转换，将一个符号周期内的不同码片周期的信号功率值输入到不同的累加器5中。信道噪声估计器6利用信号功率值进行噪声功率估计获得噪声功率，并将噪声功率输入积累次数与门限选择器7。积累次数与门限选择器7根据输入的噪声功率将对应的累积次数输出给各累加器5，将门限值输出给门限比较器8。门限比较器8将收到的门限值设置为自身的门限值。各累加器5在完成累积次数的信号功率值的累加后，依次将累加的信号功率值输入门限比较器8中本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于自适应功率积累的扩频码相位捕获装置，包括：载波解调器、匹配滤波器、平方律检波器和门限比较器，其特征在于，所述的扩频码相位捕获装置还包括：串／并联转换电路、用于进行功率积累的一组累加器、信道噪声估计器以及存储不同信噪比下的积累次数和门限的积累次数与门限选择器；所述的载波解调器对接收机接收到的信号进行载波解调，载波解调后的信号以扩频码的码片周期Ｔｃ为步长依次输入匹配滤波器中进行相干检测；所述的匹配滤波器以码片周期Ｔｃ为步长输出检测后的信号给平方律检波器；所述的平方律检波器对输入的信号进行平方律检波获得信号功率值，并将信号功率值分别输出给到串／并联转换电路和信道噪声估计器；所述的串／并联转换电路对输入的信号功率值进行转换，将一个符号周期内的不同码片周期的信号功率值依次输入到不同的累加器中；所述的信道噪声估计器利用信号功率值进行噪声功率估计获得噪声功率，并将噪声功率输入积累次数与门限选择器；所述的积累次数与门限选择器根据输入的噪声功率确定当前积累次数和当前门限值，并将当前积累次数输出给各累加器，将当前门限值输出给门限比较器；所述的门限比较器将收到的当前门限值设置为自身的门限值；各累加器在完成累积次数的信号功率值的累加后，依次将累加的信号功率值输入门限比较器中，与门限比较器的门限值作比较，若某个累加器累加的信号功率值高于该门限值，则门限比较器将该累加器的序号作为扩频码相位输出。...
【技术特征摘要】
1.一种基于自适应功率积累的扩频码相位捕获装置，包括载波解调器、匹配滤波器、 平方律检波器和门限比较器，其特征在于，所述的扩频码相位捕获装置还包括串/并联转换电路、用于进行功率积累的一组累加器、信道噪声估计器以及存储不同信噪比下的积累次数和门限的积累次数与门限选择器；所述的载波解调器对接收机接收到的信号进行载波解调，载波解调后的信号以扩频码的码片周期T。为步长依次输入匹配滤波器中进行相干检测；所述的匹配滤波器以码片周期 Tc为步长输出检测后的信号给平方律检波器；所述的平方律检波器对输入的信号进行平方律检波获得信号功率值，并将信号功率值分别输出给到串/并联转换电路和信道噪声估计器；所述的串/并联转换电路对输入的信号功率值进行转换，将一个符号周期内的不同码片周期的信号功率值依次输入到不同的累加器中；所述的信道噪声估计器利用信号功率值进行噪声功率估计获得噪声功率，并将噪声功率输入积累次数与门限选择器；所述的积累次数与门限选择器根据输入的噪声功率确定当前积累次数和当前门限值，并将当前积累次数输出给各累加器，将当前门限值输出给门限比较器；所述的门限比较器将收到的当前门限值设置为自身的门限值；各累加器在完成累积次数的信号功率值的累加后，依次将累加的信号功率值输入门限比较器中，与门限比较器的门限值作比较，若某个累加器累加的信号功率值高于该门限值，则门限比较器将该累加器的序号作为扩频码相位输出。2.根据权利要求1所述的一种基于自适应功率积累的扩频码相位捕获装置，其特征在于，所述的一组累加器，具有与扩频码的长度L相等数目的累加器。3.根据权利要求1述的一种基于自适应功率积累的扩频码相位捕获装置，其特征在于，所述的信道噪声估计器，将得到的L个信号功率值中最大的一个值剔除后，将剩下的信号功率值做平均，得到噪声功率。4.根据权利要求1所述的一种基于自适应功率积累的扩频码相位捕获装置，其特征在于，所述的积累次数与门限选择器，将第一个符号周期得到的噪声功率选择对应的信噪比下的积累次数和门限值作为当前积累次数和当前门限值。5.根据权利要求1所述的一种基于自适应功率积累的扩频码相位捕获装置，其特征在于，所述的积累次数与门限选择器，根据当前符号周期的噪声功率得到对应的信噪比下的积累次数K和门限值\，将得到的积累次数K与当前积累次数K'比较，若K彡K'，则设置当前积累次数K'为K，设置当前门限值V/为\；若K>K'，则保持当前积累次数K'和当前门限值V/的值不变；初始的当前积累次数K'和当前门限值V/设置为无穷大。6.一种基于自适应功率积累的扩频码相位捕获方法，其特征在于，具体包括以下步骤步骤1 根据实际扩频通...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘鹏，张有光，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11
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