专利名称：一种二次直接序列扩频信号的时域捕获方法
技术领域：
本发明涉及数字信号处理领域的直接序列扩频信号捕获技术，具体涉及对二次直接序列扩频信号进行捕获的方法。
背景技术：
二次直接序列扩频就是在时域上依次用两组频率不同的扩频码(PRN)对数据进行扩频。两组扩频码必须具有很好的自相关和互相关特性，以确保能顺利地将它们从接收信号中剥离。二次扩频是对传统的时域直接序列扩频的推广，它仍然保持了直扩信号的特性。但是，由于采用了两组扩频码，其处理增益和抗干扰能力相应的都有所提高。假设二次直接序列系统所使用的扩频码P1和P2码元的时间宽度分别为C1和C2， 码长分别为L1和L2,序列周期T1和T2,则扩频码P1和P2之间一般满足如下关系UC2A1 = K，K彡1，即P2的码元长度为P1周期的整数倍；2、P1的起始位置与P2码元的边界是对齐的。附
图1给出了扩频码P1和P2之间的关系。—般来说，接收到的二次直接序列扩频信号都是U个扩频用户的信号的叠加，因此，传统的对接收到的二次直接序列扩频信号中的第u个用户的时域捕获的方法流程图如附图2所示，依次包括如下步骤步骤1 生成本地载波样本序列和扩频码样本序列。找出一个没有用于过捕获的对接收信号的二维估计值为根据该估计值生成本地载波样本序列如下c(ti,Ju) = WS(2mf& fj) +. j · sin(2nfu其中，、表示采样时刻，i = 0，1，-,N-1,N表示每帧数据的样本点个数，u表示第u个用户，i为虚数单位。 根据用户序号U生成扩频码样本序列为Λ=i^ft^)P^fefJ。步骤2 将步骤1生成的本地载波样本序列与接收到的二次扩频信号样本序列进行逐点相乘，得到信号b(ti; %，(^)，其中，矛=/；， -/ 』。,11为第11个用户的真实载频，Tu 为该用户的真实信号延时，ti表示采样时刻。步骤3:把步骤2得到的信号b(ti; τ u, df)与步骤1生成的扩频码样本序列进行相关运算，求出剥离载波后的信号b(ti; Tu, df)在二维估计点(、,/a)处的相关值 R{dr,df) = P11 {t,,r )b(t,,Tu,df)，其中办-Tu。步骤4 检索是否还存在没有进行过捕获运算的二维估计点(1./ )，如果有，返回步骤1，如果没有，进到步骤5;步骤5 运用预先设定的判决规则，将步骤3得到的所有相关值与预先设定的门限值作比较，如果超过了门限值，就认为捕获成功，反之，捕获失败。用同样的方法，可以对U个用户中的其他各个用户的二次直扩信号进行时域捕
-M-犾。
在上述捕获过程中，延迟的搜索步进d τ为接收数据的样本间隔或者样本间隔的整数倍，频率的搜索步进df与捕获时所用的每帧数据的时间长度N/fs成倒数关系。步骤 5中所指的预先设定的判决规则，可以先求出最大相关值与平均相关值的比值，然后将该比值与预设门限值比较大小，也可以直接将最大相关值与预设门限值比较大小。我们经过分析发现，PRN码在半个码元的偏移范围内的相关值仍然可以用于码捕获，而上述传统捕获方法为了获得较好的延时估计精度和抗噪性能，通常选择5 10倍的信号带宽作为采样频率，而扩频信号的带宽约为P1码带宽的2倍，所以一个P1码元内会有 10 20个重复样本；同时，还有K(K > 1) AP1周期的数据对应于一个P2码元，这两种情况都会导致许多重复的样本数据反复地参与到乘、加运算中，而使得对延时的搜索的运算量大，由此导致资源开销过多。
发明内容
本发明提供了一种新的对二次直接序列扩频信号进行时域捕获的方法。该方法能够解决现有时域捕获方法运算量过大，资源开销过多的技术问题。本发明提出的一种二次直接序列扩频信号的时域捕获方法，依次包括步骤1 根据用户序号u生成扩频码序列P1,u、P2,u，其长度分别为L1和L2,周期分别为T1和T2，Plju的一个码元时间长度为C1, P2,u的一个码元时间长度为C2 ；步骤2 找出一个尚未进行过捕获运算的二维估计值，
-1})，K = C2A1, α为Pliu码的相位估计值，义为载波频率估计值，
K为自然数，根据该载波频率估计值和采样频率fs生成本地载波样本序列；步骤3 将步骤2生成的本地载波样本序列与接收到的二次直接序列扩频信号样本序列进行逐点对应相乘，得到序列b (Ii)，其样本点总数为N ；步骤4 把上一步得到的序列与步骤1生成的扩频码序列P1, u、P2, u依次进行相关运算，求出该序列相对于二维估计值(α,/ )的相关值；步骤5 检索是否还存在没有进行过捕获运算的二维估计值(a，/j ,如果有，返回步骤2，如果没有，进到步骤6;步骤6 运用预先设定的判决规则，将步骤4得到的所有相关值与预先设定的门限值作比较，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，其特征是在所述步骤3和步骤4之间，还依次包括如下步骤步骤3-4-1 按照半个Pu码元长度分段打包在步骤3得到的数据样本b(li)中， 以Pu码的半个码元时间长度作为分界点，将信号数据样本b(li)分成若干组，然后将各组内的样本点的值分别累加起来，形成新的数据样本值，并存入数据样本序列B ；步骤3-4-2 对步骤3-4-1得到的数据样本序列B进行数据压缩6)在数据样本序列B中，根据α的值找到P1,u码的起始位置位于第α +1个数据样本点处；7)从该起始位置的数据样本点开始，将序列B等分成若干段数据样本序列，每段内包含有2*Li个数据样本点；
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8)将幻步得到的每一个数据样本序列，视为一个向量，从第一个向量开始，把每 K个向量按照向量加法规则累加起来，并依次存入一个新的数据样本序列其中K = C2/ T1;9)将幻得到的数据样本序列B、等分成若干段数据样本序列，每段内包含2*L，L2 个数据样本；10)将4)步得到的每一个数据样本序列，视为一个向量，将所有向量按照向量加法规则累加起来，并存入一个新的数据序列E ；步骤3-4-3 生成相对偏移为半个Pliu码元长度的两组序列将序列E中的数据按照如下方法分成的X和Y两组序列X(k) = E(2k)+E(2k+1)Y(k) = E(2k+1)+E(m)m= (2k+2)mod(2L1L2)k = 0，1,2，···，(L1L2-I)其中，mod表示“取余数”运算；所述步骤4依次包括如下两步步骤如用相位为零的P1, u来对X和Y两组序列分别进行相关解扩， 得到序列 G^aJjHG^iWjAGJlAjjr^i^A-lA/j]和 Gy{a/fu) = [Gy{0,a/fJ,Gy{\,a,fu),---,Gy{L2-\,a,fu)]Gx(i,a,fu) = YjXQxL1+j)PhuU)
j=o；Gy(i,a,fu) = Y4YQxLl + j)Phu(j\ ' = 0,1,--,I2-I
j=o步骤牝用P2,u码所有可能的相位值对应的P2,u码来分别对…恤丄)和巧(“丄) 进行相关解扩。所述步骤3-4-1按照如下步骤进行1)初始化码相位寄存器Px = 0、样本累加器bag = 0、序列B的标号1 = 0，样本
—,耳中
C1
序号i = 1，码频率控制字/2 =
其中‘为P1,U的码频率，fs为采样频率，W为码相位
CJs
寄存器的位宽，1-|表示向下取整数；2)判断Px彡21—1是否成立，如果不成立则跳到4)步，反之则跳到3)步；3)将bag存放到序列B中，即B(I) = bag，然后清空样本累加器并更新相位寄存器和序列B的标号1，即:bag = 0，Px = PxH 1 = 1+1；4)对所述数据样本值b (Ii)进行累加，即bag = I^agib(Ii)，并更新Px = px+f2，i =i+1 ；5)判断i彡N是否成立，如果成立，则返回2)步，如果不成立，则打包操作完成。所述步骤3-4-2中，在所述1)步和所述2~)步之间，还包括将所述数据样本序列B
7中，位于Pu码的起始位置之前的α个数据样本，循环移位到整个序列B的最后面的操作。所述步骤3-4-2中，在所述1)步和所述2、步之间，还包括将所述数据样本序列B 中，位于Pu码的起始位置之前的α个数据样本丢弃，将下一个序列B的前面α个数据增加到所述数据样本序列B最末端的操作。所述步骤4b进行相关解扩时，按照如下公式进行
权利要求
1. 一种二次直接序列扩频信号的时域捕获方法，依次包括步骤1 根据用户序号U生成扩频码序列P1, u、P2, u，其长度分别为L1和L2，周期分别为 T1和T2，Plju的一个码元时间长度为C1, P2,u的一个码元时间长度为C2 ；步骤2:找出一个尚未进行过捕获运算的二维估计值，e{0,U*，K=C2A1, α为Pu码的相位估计值，/ 为载波频率估计值，K为自然数，根据该载波频率估计值和采样频率fs生成本地载波样本序列；步骤3 将步骤2生成的本地载波样本序列与接收到的二次直接序列扩频信号样本序列进行逐点对应相乘，得到序列b (Ii)，其样本点总数为N ；步骤4 把上一步得到的序列与步骤1生成的扩频码序列P1^P2iu依次进行相关运算， 求出该序列相对于二维估计值(《,/J的相关值；步骤5 检索是否还存在没有进行过捕获运算的二维估计值(a，/j ,如果有，返回步骤 2，如果没有，进到步骤6;步骤6 运用预先设定的判决规则，将步骤4得到的所有相关值与预先设定的门限值作比较，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， 其特征是在所述步骤3和步骤4之间，还依次包括如下步骤步骤3-4-1 按照半个P1, u码元长度分段打包在步骤3得到的数据样本b (Ii)中，以 P1, u码的半个码元时间长度作为分界点，将信号数据样本b(li)分成若干组，然后将各组内的样本点的值分别累加起来，形成新的数据样本值，并存入数据样本序列B ； 步骤3-4-2 对步骤3-4-1得到的数据样本序列B进行数据压缩1)在数据样本序列B中，根据α的值找到Py码的起始位置位于第α+1个数据样本点处；2)从该起始位置的数据样本点开始，将序列B等分成若干段数据样本序列，每段内包含有2*Li个数据样本点；3)将幻步得到的每一个数据样本序列，视为一个向量，从第一个向量开始，把每K个向量按照向量加法规则累加起来，并依次存入一个新的数据样本序列其中K = C2/I\ ；4)将幻得到的数据样本序列B、等分成若干段数据样本序列，每段内包含2*1^礼2个数据样本；5)将4)步得到的每一个数据样本序列，视为一个向量，将所有向量按照向量加法规则累加起来，并存入一个新的数据序列E ；步骤3-4-3 生成相对偏移为半个Pliu码元长度的两组序列将序列E中的数据按照如下方法分成的X和Y两组序列 X(k) = E(2k)+E(2k+1) Y(k) = E(2k+1)+E(m) m = (2k+2)mod(2L1L2) k = 0，1，2，· · ·，(L1L2-I) 其中，mod表示“取余数”运算； 所述步骤4依次包括如下两步步骤如用相位为零的Pu来对X和Y两组序列分别进行相关解扩，得到序列
2.根据权利要求1所述的一种二次直接序列扩频信号的时域捕获方法，其特征是所述步骤3-4-1按照如下步骤进行1)初始化码相位寄存器Px= 0、样本累加器bag = 0、序列B的标号1 = 0，样本序号i 2W ι=1，码频率控制字/2 =—,其中+为Pu的码频率，fs为采样频率，W为码相位寄存器的位宽，hj表示向下取整数；2)判断
3.根据权利要求1所述的一种二次直接序列扩频信号的时域捕获方法，其特征是所述步骤3-4-2中，在所述1)步和所述2、步之间，还包括将所述数据样本序列B中，位于P1, u码的起始位置之前的α个数据样本，循环移位到整个序列B的最后面的操作。
4.根据权利要求1所述的一种二次直接序列扩频信号的时域捕获方法，其特征是所述步骤3-4-2中，在所述1)步和所述2、步之间，还包括将所述数据样本序列B中，位于P1, u码的起始位置之前的α个数据样本丢弃，将下一个序列B的前面α个数据增加到所述数据样本序列B最末端的操作。
5.根据权利要求1所述的一种二次直接序列扩频信号的时域捕获方法，其特征是所述步骤4b进行相关解扩时，按照如下公式进行
6.根据权利要求1所述的一种二次直接序列扩频信号的时域捕获方法，其特征是所述步骤5在检索是否还存在没有进行过捕获运算的二维估计值(α,时，对于α的检索， 检索步进为1，即对应P1, u码的一个码元时间长度C1，对于/ 的检索，其检索步进与一帧数据的时间长度N/fs成倒数关系。
7.根据权利要求1所述的一种二次直接序列扩频信号的时域捕获方法，其特征是所述步骤6中的判决规则是1)找出所述所有相关值的绝对值中的最大值，并计算出所述所用相关值的绝对值的平均值；2)求出该最大值与平均值的比值；3)如果该比值超过了预先设定的门限，就认为捕获成功，反之，捕获失败。
全文摘要
本发明属于扩频信号的接收捕获技术领域，提出了一种对二次直接序列扩频信号进行时域捕获的方法。本发明包括对接收到的信号剥离载波，按照码率较高的扩频码的半个码元时间长度对剥离载波后的数据打包，对打包后的数据进行压缩，将压缩后的数据分成相对偏移量为一个数据包的两个序列，对这两个序列分别用两组扩频码序列进行解扩，最后运用预先设定的判决规则和门限判断是否捕获成功等步骤。本发明提出的捕获方法，减少了捕获过程中的运算量，节省了捕获运算所需的资源。
文档编号H04B1/7077GK102340325SQ201110284768
公开日2012年2月1日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者李玉柏, 林静然, 罗正平 申请人:电子科技大学