減少大動態下擴頻碼捕獲時間的方法技術

本發明專利技術提出的減少大動態下擴頻碼捕獲時間的方法，旨在提供一種動態適應范圍大，能夠顯著縮短捕獲時間的擴頻碼捕獲方法。本發明專利技術通過下述技術方案予以實現：首先以2倍擴頻碼速率對下變頻后的基帶數據進行降采樣和存儲，再以高速時鐘從存儲器中讀出存儲數據，并按照多譜勒頻偏范圍劃分頻率槽，對讀取的數據按照各頻率槽的中心頻率進行多譜勒頻率補償；其次，按照各個頻率槽所對應的進行了多譜勒補償的碼鐘在本地產生相應的擴頻碼，用兩倍基準碼鐘對不同頻率槽產生的擴頻碼進行采樣和存儲；最后，用高速時鐘從存儲器中讀出各頻率槽對應的擴頻碼，與進行了多譜勒頻率補償的信號進行相關計算，最大相關值所對應的偽碼相位和多譜勒就是最終的捕獲結果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種直接序列擴頻系統的擴頻序列捕獲方法。主要用于直接序列擴頻系統的數字基帶設備，多譜勒范圍達到± IMHz以上，多譜勒變化率達到lOOKHz/S以上的大動態下直接序列擴頻系統擴頻碼的快速捕獲。
技術介紹
擴頻通信是二十一世紀通信領域研究最廣泛深入的通信體制之一。特別在今天日益復雜的信道環境以及個人通信倍受關注的社會需求環境中，擴頻通信優秀的保密性和抗噪聲性能顯得十分重要。在整個擴頻系統中，接收端對發送端擴頻碼的捕獲是一項決定整個系統成敗的關鍵技術。所謂直接序列(DS)擴頻，就是直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發端去擴展信號的頻譜。而在收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。隨著現代空間技術的發展，飛行器的作用距離越來越遠，飛行速度越來越快，速度變化率越來越大，這給擴頻測控系統帶來了新的問題:首先為了解決超遠距離通信，保證到達地球的信號強度在一定的水平，需要把工作頻段提高到Ka頻段。在飛行器運動狀態不變的情況下工作頻段的提高會使傳輸信號包含更大的動態。其次飛行器速度的提高使傳輸信號的動態進一步擴大，另外速度變化率的提高導致多譜勒變化率相應增大。對于直接序列擴頻系統擴頻碼的捕獲來說需要搜索的多譜勒范圍和多譜勒變化率擴大了很多。擴頻碼捕獲有幾個重要的指標，捕獲靈敏度、捕獲時間、可適應的動態范圍。捕獲靈敏度主要由積分時間決定，捕獲時間與可適應的動態密切相關，捕獲時間越短可適應的動態范圍就越大。對于一次完整的捕獲過程來說，捕獲時間包括數據采樣時間和處理時間。處理時間可以通過增加資源和優化算法來實現，當處理時間明顯小于采樣時間時，采樣時間對整個捕獲時間有著決定性的影響，要縮短整個捕獲時間只能通過減少采樣時間來完成。通常直接序列擴頻系統在發射端采用偽隨機碼(簡稱偽碼)對信息碼進行擴頻；在接收端，只有當本地偽碼和接收信號中的偽碼在相位上達到同步，才能實現對信息碼的解擴。偽碼捕獲的作用是實現偽碼相位的粗同步和載波多譜勒的初步估計，為后續的偽碼跟蹤和載波跟蹤環節提供相位和頻率初值，所以偽碼捕獲是一個時頻二維搜索過程。傳統的偽碼捕獲通常采用的是直接對接收到的基帶數據進行頻率分槽的捕獲算法，在信號中多譜勒范圍較大時,首先多譜勒范圍進行頻率分槽,然后依次在各個頻率槽內進行數據采樣、存儲和相關計算，最后從各個頻率槽的相關結果中選擇最大的相關值，以該相關值所對應的偽碼相位和多譜勒值作為最終的捕獲結果。現有技術擴頻碼捕獲方法的不足之處在于，在大動態條件下，整個多譜勒頻率范圍被劃分成很多個頻率槽，在捕獲過程中每個頻率槽都要進行一次降采樣和數據存儲過程，這是因為每個頻率槽都要進行各自的載波多譜勒補償和碼多譜勒補償。一輪完整的捕獲過程需要對所有頻率槽進行重復采樣，大量頻率槽的采樣時間疊加起來構成了整個捕獲時間的瓶頸，不論如何減小處理時間，整個捕獲時間都不會小于全部頻率槽的采樣時間之和。大動態擴頻信號多譜勒范圍寬，變化速度快，采用傳統捕獲方式進行捕獲，不僅整個捕獲時間較長，更重要的是由于多譜勒變化率很大，一輪搜索完成時信號中的載波多譜勒和擴頻碼相位已經發生很大改變，捕獲結果變得毫無意義。如何在大動態下完成擴頻碼的快速捕獲成為影響大動態直接序列擴頻接收機性能的重要因素。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術在大動態直接序列擴頻系統中捕獲時間長、對多普勒的快速變化適應性差的問題，提供一種適應動態范圍大，能夠顯著縮短捕獲時間的擴頻碼捕獲方法。本專利技術解決現有技術問題所采用的方案是:一種，其特征在于包括如下步驟:首先在直接序列擴頻測控接收機的AD采樣及下變頻模塊與載波和碼跟蹤模塊之間相連一個擴頻碼捕獲模塊，其次在載波和碼跟蹤模塊與解調模塊之間并聯一個測速測距模塊；擴頻碼捕獲模塊以降采樣率為擴頻碼速率的2倍，對接收機接收到的基帶數字信號進行降采樣，降采樣后的基帶信號存入數據存儲器中，然后用讀數據子模塊以高速時鐘從存儲器中讀出基帶數據，并送入頻率補償子模塊進行載波多譜勒頻率補償；再根據頻率槽控制子模塊當前的頻率槽參數，產生相應碼鐘推動擴頻碼產生器產生帶有多譜勒頻偏的擴頻碼，利用擴頻碼存儲子模塊以兩倍基準碼鐘對不同頻率槽產生的擴頻碼進行重采樣，重采樣后的擴頻碼存入擴頻碼存儲器中后，相關計算子模塊用高速時鐘從存儲器中讀出各個頻率槽對應的擴頻碼，與進行了頻率補償后的信號進行一個頻率槽的相關計算后，切換到下一個頻率槽，然后把所有頻率槽的計算結果送入比較模塊，比較模塊從各個頻率槽的相關結果中選擇最大峰值，以該相關值所對應的偽碼相位和多譜勒作為最終的捕獲結果。本專利技術相比于現有技術具有如下有益效果: 本專利技術通過在本地產生的擴頻碼上進行多譜勒頻偏的修正來適應采樣信號中存在的碼鐘偏差，通過先對采樣數據進行降采樣和存儲，然后再進行載波多譜勒頻率補償，一次采樣就可以完成整個捕獲過程，避免了對接收信號的多次重復采樣，從而減少了捕獲時間，改善了可適應的動態范圍。本專利技術特別適用于大動態下短周期擴頻碼的快速捕獲。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利進一步說明。圖1是直接序列擴頻測控接收機原理框圖。圖2是圖1中擴頻碼捕獲模塊內部子模塊劃分原理框圖。具體實施例方式參閱圖1、圖2。在以下描述的本專利技術最佳實施例中，用于直接序列擴頻測控系統的接收機依次由串聯在同一線路上的AD采樣及下變頻模塊、擴頻碼捕獲模塊、載波和碼跟蹤模塊、解調模塊以及跨接在載波和碼跟蹤模塊與解調模塊之間的測速測距模塊，共5部分組成。其中，AD采樣及下變頻模塊完成對模擬信號的數字化處理，把模擬信號轉化為基帶數字信號，以便進行后續處理。根據本專利技術，首先是對接收到的基帶信號進行降采樣，降采樣率為擴頻碼速率的2倍，再利用存儲器對降采樣后的數據進行存儲和讀取，存儲時鐘為降采樣時鐘，讀取時鐘為高速時鐘。讀數據子模塊以高速時鐘從存儲器中讀取數據送給多譜勒補償子模塊，頻率槽控制子模塊按照多譜勒頻偏范圍劃分頻率槽，頻率槽的劃分需要兼顧載波多譜勒和碼鐘多譜勒，在總的積分時間內，相鄰頻率槽之間的擴頻碼相位偏差不超過半個碼片。頻率補償模塊對讀取后的數據按照各頻率槽的中心頻率進行多譜勒頻率補償，這里多譜勒頻率補償是對降采樣后的存儲數據進行的。其次是擴頻碼產生子模塊按照各個頻率槽所對應的碼鐘在本地產生相應的擴頻碼，讀擴頻碼子模塊用兩倍基準碼鐘對不同頻率槽產生的擴頻碼進行重采樣和存儲，此處的重采樣在本地擴頻碼上完成了碼鐘多譜勒的補償。相關計算子模塊以高速時鐘從存儲器中讀出各個頻率槽對應的擴頻碼，與進行了頻率補償后的信號進行相關計算，完成一個頻率槽的相關計算后切換到下一個頻率槽，所有頻率槽的計算結果送入相關結果比較子模塊，相關結果比較子模塊對各個頻率槽中不同碼相位的相關結果進行比較，并從所有頻率槽的相關結果中選出最大峰值，該峰值所對應的頻率和相位就是最終的捕獲結果。在整個捕獲過程中采用本地計數器以兩倍碼鐘對捕獲過程所用的時鐘進行計數，捕獲完成后把捕獲結果和本地計數器計數值一起送給載波和碼跟蹤模塊。擴頻碼捕獲模塊從擴頻碼相位和多譜勒頻率兩方面對基帶信號進行捕獲，捕獲得到的擴頻碼相位和多譜勒頻率與本地計數器計數值一起送給載波和碼跟蹤模塊來引導載波跟蹤環和碼跟蹤環進入鎖定狀態；載波跟蹤環和碼跟蹤環輸出結果本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種減少大動態下擴頻碼捕獲時間的方法，其特征在于包括如下步驟：首先在直接序列擴頻測控接收機的AD采樣及下變頻模塊與載波和碼跟蹤模塊之間相連一個擴頻碼捕獲模塊，其次在載波和碼跟蹤模塊與解調模塊之間并聯一個測速測距模塊；擴頻碼捕獲模塊以2倍擴頻碼速率的降采樣率，對接收機接收到的基帶數字信號進行降采樣，降采樣后的基帶信號存入數據存儲器中，然后用讀數據子模塊以高速時鐘從存儲器中讀出基帶數據，并送入頻率補償子模塊進行載波多譜勒頻率補償；根據頻率槽控制子模塊當前的頻率槽參數，產生相應碼鐘推動擴頻碼產生器產生帶有多譜勒頻偏的擴頻碼，再用擴頻碼存儲子模塊以兩倍基準碼鐘對不同頻率槽產生的擴頻碼進行重采樣，重采樣后的擴頻碼存入擴頻碼存儲器中，相關計算模塊以高速時鐘從存儲器中讀出各個頻率槽對應的擴頻碼，與進行了頻率補償后的信號進行一個頻率槽的相關計算后，切換到下一個頻率槽，最后把所有頻率槽的計算結果送入相關結果比較子模塊，相關結果比較子模塊對收到的相關結果進行比較，從所有頻率槽的相關結果中選擇出最大的相關值，以該相關值所對應的偽碼相位和多譜勒作為最終的捕獲結果。

【技術特征摘要】
1.一種減少大動態下擴頻碼捕獲時間的方法，其特征在于包括如下步驟:首先在直接序列擴頻測控接收機的AD采樣及下變頻模塊與載波和碼跟蹤模塊之間相連一個擴頻碼捕獲模塊，其次在載波和碼跟蹤模塊與解調模塊之間并聯一個測速測距模塊；擴頻碼捕獲模塊以2倍擴頻碼速率的降采樣率，對接收機接收到的基帶數字信號進行降采樣，降采樣后的基帶信號存入數據存儲器中，然后用讀數據子模塊以高速時鐘從存儲器中讀出基帶數據，并送入頻率補償子模塊進行載波多譜勒頻率補償；根據頻率槽控制子模塊當前的頻率槽參數，產生相應碼鐘推動擴頻碼產生器產生帶有多譜勒頻偏的擴頻碼，再用擴頻碼存儲子模塊以兩倍基準碼鐘對不同頻率槽產生的擴頻碼進行重采樣，重采樣后的擴頻碼存入擴頻碼存儲器中，相關計算模塊以高速時鐘從存儲器中讀出各個頻率槽對應的擴頻碼，與進行了頻率補償后的信號進行一個頻率槽的相關計算后，切換到下一個頻率槽，最后把所有頻率槽的計算結果送入相關結果比較子模塊，相關結果比較子模塊對收到的相關結果進行比較，從所有頻率槽的相關結果中選擇出最大的相關值，以該相關值所對應的偽碼相位和多譜勒作為最終的捕獲結果。2.按權利要求1所述的減少大動態下擴頻碼捕獲時間的方法，其特征在于，擴頻碼捕獲模塊從擴頻碼相位和多譜勒頻率兩方面對基帶信號進行捕獲，捕獲得到的擴頻碼相位和多譜勒頻率與本地計數器計數值一起送給載波和碼跟蹤模塊，引導載波跟蹤環和碼跟蹤環進入鎖定狀態；載波跟蹤環和碼跟蹤環輸出結果送入解調模塊進行數據的恢復；測速測距模塊根據載波跟蹤環和碼跟蹤環以及解調模塊的輸出結果完成對測控目標的速度和距離測量。3.按權利要求1或2所述的減少大動態下擴頻碼捕獲時間的方法，其特征在于，擴頻碼捕獲模塊，包括采集基帶信號的降采樣子模塊和以串聯的形式，通過數據存儲子模塊、讀數據子模塊、頻率補償子模塊、擴頻碼產生子模塊、相關計算子模塊依次串聯，將捕獲結果輸出到載波和碼跟蹤模塊的相關...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張波，鄧強，方科，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第十研究所，
類型：發明
國別省市：