专利名称：一种新的直接序列扩频信号的捕获方法
技术领域：
本发明涉及数字信号处理领域的扩频信号捕获技术，具体涉及对直接序列扩频信号进行捕获的方法。
背景技术：
在对直接序列扩频信号进行接收处理时的一项关键技术是扩频序列的同步，即在接收端用作解扩的序列必须和扩频信号中的扩频序列对齐，或者说相位相同，以保证能够正确地得到原始信号。由于接收信号中扩频序列的起始相位是随机的，因此，必须首先对扩频序列进行捕获，即得到其起始相位的估计值，再在后续的跟踪环节进行精确同步。假设接收端的信号为χ (t) = AXD (t_ τ，fdd) XC(t- τ , fdE) X cos [2 π (fj+f^ t+ θ ] +n (t)其中，A为接收信号幅度，D(t)为传输的原始信号，C(t)为扩频序列，τ为传输时延，T1和4分别为中频和多普勒频率，θ为载波相位，n(t)为噪声，〖⑽表示多普勒频率fd 折算到原始信号上的调整值，fdE表示多普勒频率&折算到扩频序列上的调整值。一般而言，扩频序列C(t)的码率远远高于原始信号D(t)，进一步假设扩频序列的码率为c (单位 码片/秒)，序列长度为L (单位码片)，则扩频序列的周期为T = L/c (单位秒)。对扩频序列的捕获实际上就是对τ和&的值进行估计。目前常用的方法是循环相关法，即在接收端用扩频序列和接收信号进行循环相关并对相关结果进行判断，如果超过了门限值，就认为捕获成功，反之，捕获失败。按照实现循环相关的方法不同，又分为时域捕获和频域捕获两种，下面分别进行介绍时域捕获法依次包括如下步骤步骤1 设定采样频率fs，对接收信号x(t)进行采样，得到一帧离散信号χ [η]，η =0，1，2，. . .，Ν-1，其中N为帧长，通常满足N/fs为扩频序列周期T的整倍数。步骤2 选择一个尚未进行过捕获的多普勒频率估计值力,并根据4和力生成本地扩频序列/[ ,= 0，1，2，…，N-1。步骤3:将x[n]和/㈣/J进行循环相关，得到相关值尺[W,久],即
权利要求
1.一种新的直接序列扩频信号的捕获方法，其特征是依次包括如下步骤步骤1 设置参数，包括扩频序列长度L，扩频序列的码率C，满足奈奎斯特定律的采样频率fs，用于捕获的接收数据的时间长度TP，用于捕获的接收数据帧包含的参考采样点数N =TpXfs,压缩比r，真实采样率f； = fsXr，真实帧长M，多普勒频率的搜索范围、搜索间隔和预设的判定门限，其中，压缩比0 < r < 1，真实帧长M为不低于乘积NXr的最小整数； 步骤2 选择一个尚未进行过捕获的多普勒频率估计值^ ,并根据4和&生成本地扩频序列= {l[fd,n}} e Cv °,η = 0，1，2，· · ·，N-I ；步骤3 对本地扩频序列似1]进行L-I次循环移位，第m次循环移位得到扩频序列 0^] = {/[允，_]，/[无,明 + 1],..."[夂"-1],/[力,0]，/[力，1],...,/[又,_-1]广，β=fs/c，将/()[》]和所有循环移位得到的序列一道，构造出该扩频序列的循环移位矩阵^UA = WdI hUdl …，IUfJh步骤4 选取一个与不相关的采样预处理矩阵Φ e Cmxn ；步骤5 将步骤3得到的和步骤4选取的矩阵Φ相乘，得到矩阵φ χ ψ[/,] = m/di e,[/j,... ’ eL[fd]] e Cw' S其中=mfd, 0], em[fd, 1], ... , 0w[/rf,M-l]]Te CMx [力]的列向量，m = 0，1，2，· · ·，L-I ；步骤6 对接收到的直接序列扩频信号进行采样，得到采样输出的序列y ； 步骤7 以步骤5得到的矩阵和步骤6的序列y作为输入，在满足的元素绝对值之和最小的限制条件下，估算出方程y = Θ[无]中的扩频序列的相位相关序列 §[/,]；步骤8 检索是否还存在没有进行过捕获的多普勒频率估计值& ,如果有，返回步骤2， 否则，执行步骤9;步骤9 对步骤7估算出的的所有相位相关序列运用预先设定的判决规则进行判断，如果满足该判决规则的要求，就认为捕获成功，反之，捕获失败。
2.根据权利要求1所述的一种新的直接序列扩频信号的捕获方法，其特征是所述步骤1中多普勒频率的搜索间隔不超过用于捕获的接收数据的时间长度的倒数，即多普勒频率的搜索间隔彡1/TP。
3.根据权利要求1所述的一种新的直接序列扩频信号的捕获方法，其特征是所述步骤6按照如下步骤进行1)将接收到的直接序列扩频信号x(t)分为M路；2)将信号依次经过N-I个延迟单元，每个延迟单元的延迟时间为l/fs，共产生N个输出:x(t-k/fs), k = 0,1,2, . . .，N-I ；3)将每个延迟单元的输出分别与所述步骤4选取的矩阵Φ对应的一行系数相乘，并将乘积累加起来，得到该路的滤波输出；^⑴=Σ xG-H^)树吼^m = 0,1, -,M-I ；4)对每一路滤波的输出，进行采样频率为f;/M的采样；5)将M路的采样结果进行并/串转换，得到最终的采样输出序列y = {y0
, Yi
, . . . , yM_!
, y0[l]，Y1 [1]，· · ·，yM-! [1]，y0[2], Y1 [2], . . . , Ym^1 [2], .. . , y0[n], Yi [η], . . . , yM_! [η], . . . } = {y
, y [1], y [2], · · · , y [η], · · · }。
4.根据权利要求1所述的一种新的直接序列扩频信号的捕获方法，其特征是所述步骤 中估算扩频序列相位相关序列§[&]的方法，为基追踪法、匹配追踪法、正交匹配追踪法、分段正交匹配追踪法、子空间追踪法中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的一种新的直接序列扩频信号的捕获方法，其特征是所述正交匹配追踪法按照如下步骤进行1)初始化向量vQ= y = [VJ0]，Vq[1]，...，ν。[Μ-1]]τ，位置向量h和对应的矩阵Λ均初始化为空集，迭代次数i = 1 ；2)将ν"与中每一列进行相关，记录对应的相关值，得到相关值向量c= [c0, C1J ... CL_J ,其中
6.根据权利要求1所述的一种新的直接序列扩频信号的捕获方法，其特征是所述步骤9预先设定的判决规则是1)对步骤7得到的所有扩频序列相位估计相关序列§[&]，计算其平均值average，对其取绝对值，记为|average| ；2)在所有的§[么]中，寻找绝对值最大的一个相关值.丨計 ，/Jl;3)计算比值丨針 ,/J|/|average|,如果该比值大于步骤1中设定的判定门限，则捕获成功，多普勒频率估计值为Jd ,扩频序列相位估计值为 丨否则，认为捕获失败。
7.根据权利要求1所述的一种新的直接序列扩频信号的捕获方法，其特征是如果所述步骤9的判决结果为捕获成功，则依次执行如下内插校正步骤1)由多普勒频率估计值为无，找到对应的相位估计相关序列§[元],由扩频序列相位估计值 ，在§[ Jfd ]中找到对应的相关值針 丄]；2)根据预先设定的用扩频码片个数表示的相位估计精度，设定参与内插校正的相关值的个数Num，S卩若相位估计精度为1/Num，则参与内插校正的相关值的个数为Num;3)根据Num的值，记录包括； [ ,/J在内，与 [ ,夂]相邻的Num个绝对值最大的相关值/J和它们对应的相位P i，i = 0，1，. . .，Num-I ；4)使用任意一种内插法对该扩频序列相位估计值进行内插校正。
8.根据权利要求7所述的一种新的直接序列扩频信号的捕获方法，其特征是所述内插法为一阶线性内插法、二阶内插法、三阶内插法中的任意一种。
全文摘要
本发明涉及直接序列扩频信号捕获技术领域中的一种新的直接序列扩频信号的捕获方法。本发明提出的技术方案首先对接收到的数据进行预处理，然后用一个较低的采样率对其采样，得到观测信号。通过计算该观测信号在预处理矩阵和扩频序列的循环移位矩阵的乘积矩阵上的投影值的变化情况，来估计接收到的扩频信号的相位值。采用本技术方案进行扩频信号捕获时，可以在低于奈奎斯特采样定律要求的采样率下，完成扩频序列的捕获，从而大大降低捕获系统的成本。
文档编号H04B1/7075GK102307054SQ20111027860
公开日2012年1月4日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者李玉柏, 林静然 申请人:电子科技大学