一種新的直接序列擴頻信號的捕獲方法

2023-07-23 09:17:01 1

專利名稱：一種新的直接序列擴頻信號的捕獲方法
技術領域：
本發明涉及數位訊號處理領域的擴頻信號捕獲技術，具體涉及對直接序列擴頻信號進行捕獲的方法。
背景技術：
在對直接序列擴頻信號進行接收處理時的一項關鍵技術是擴頻序列的同步，即在接收端用作解擴的序列必須和擴頻信號中的擴頻序列對齊，或者說相位相同，以保證能夠正確地得到原始信號。由於接收信號中擴頻序列的起始相位是隨機的，因此，必須首先對擴頻序列進行捕獲，即得到其起始相位的估計值，再在後續的跟蹤環節進行精確同步。假設接收端的信號為χ (t) = AXD (t_ τ，fdd) XC(t- τ , fdE) X cos [2 π (fj+f^ t+ θ ] +n (t)其中，A為接收信號幅度，D(t)為傳輸的原始信號，C(t)為擴頻序列，τ為傳輸時延，T1和4分別為中頻和都卜勒頻率，θ為載波相位，n(t)為噪聲，〖⑽表示都卜勒頻率fd 折算到原始信號上的調整值，fdE表示都卜勒頻率&折算到擴頻序列上的調整值。一般而言，擴頻序列C(t)的碼率遠遠高於原始信號D(t)，進一步假設擴頻序列的碼率為c (單位 碼片/秒)，序列長度為L (單位碼片)，則擴頻序列的周期為T = L/c (單位秒)。對擴頻序列的捕獲實際上就是對τ和&的值進行估計。目前常用的方法是循環相關法，即在接收端用擴頻序列和接收信號進行循環相關並對相關結果進行判斷，如果超過了門限值，就認為捕獲成功，反之，捕獲失敗。按照實現循環相關的方法不同，又分為時域捕獲和頻域捕獲兩種，下面分別進行介紹時域捕獲法依次包括如下步驟步驟1 設定採樣頻率fs，對接收信號x(t)進行採樣，得到一幀離散信號χ [η]，η =0，1，2，. . .，Ν-1，其中N為幀長，通常滿足N/fs為擴頻序列周期T的整倍數。步驟2 選擇一個尚未進行過捕獲的都卜勒頻率估計值力,並根據4和力生成本地擴頻序列/[ ,= 0，1，2，…，N-1。步驟3:將x[n]和/㈣/J進行循環相關，得到相關值尺[W,久],即

權利要求
1.一種新的直接序列擴頻信號的捕獲方法，其特徵是依次包括如下步驟步驟1 設置參數，包括擴頻序列長度L，擴頻序列的碼率C，滿足奈奎斯特定律的採樣頻率fs，用於捕獲的接收數據的時間長度TP，用於捕獲的接收數據幀包含的參考採樣點數N =TpXfs,壓縮比r，真實採樣率f； = fsXr，真實幀長M，都卜勒頻率的搜索範圍、搜索間隔和預設的判定門限，其中，壓縮比0 < r < 1，真實幀長M為不低於乘積NXr的最小整數； 步驟2 選擇一個尚未進行過捕獲的都卜勒頻率估計值^ ,並根據4和&生成本地擴頻序列= {l[fd,n}} e Cv °,η = 0，1，2，· · ·，N-I ；步驟3 對本地擴頻序列似1]進行L-I次循環移位，第m次循環移位得到擴頻序列 0^] = {/[允，_]，/[無,明 + 1],..."[夂"-1],/[力,0]，/[力，1],...,/[又,_-1]廣，β=fs/c，將/[》]和所有循環移位得到的序列一道，構造出該擴頻序列的循環移位矩陣^UA = WdI hUdl …，IUfJh步驟4 選取一個與不相關的採樣預處理矩陣Φ e Cmxn ；步驟5 將步驟3得到的和步驟4選取的矩陣Φ相乘，得到矩陣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 ；步驟6 對接收到的直接序列擴頻信號進行採樣，得到採樣輸出的序列y ； 步驟7 以步驟5得到的矩陣和步驟6的序列y作為輸入，在滿足的元素絕對值之和最小的限制條件下，估算出方程y = Θ[無]中的擴頻序列的相位相關序列 §[/,]；步驟8 檢索是否還存在沒有進行過捕獲的都卜勒頻率估計值& ,如果有，返回步驟2， 否則，執行步驟9;步驟9 對步驟7估算出的的所有相位相關序列運用預先設定的判決規則進行判斷，如果滿足該判決規則的要求，就認為捕獲成功，反之，捕獲失敗。
2.根據權利要求1所述的一種新的直接序列擴頻信號的捕獲方法，其特徵是所述步驟1中都卜勒頻率的搜索間隔不超過用於捕獲的接收數據的時間長度的倒數，即都卜勒頻率的搜索間隔彡1/TP。
3.根據權利要求1所述的一種新的直接序列擴頻信號的捕獲方法，其特徵是所述步驟6按照如下步驟進行1)將接收到的直接序列擴頻信號x(t)分為M路；2)將信號依次經過N-I個延遲單元，每個延遲單元的延遲時間為l/fs，共產生N個輸出:x(t-k/fs), k = 0,1,2, . . .，N-I ；3)將每個延遲單元的輸出分別與所述步驟4選取的矩陣Φ對應的一行係數相乘，並將乘積累加起來，得到該路的濾波輸出；^⑴=Σ xG-H^)樹吼^m = 0,1, -,M-I ；4)對每一路濾波的輸出，進行採樣頻率為f;/M的採樣；5)將M路的採樣結果進行並/串轉換，得到最終的採樣輸出序列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.根據權利要求1所述的一種新的直接序列擴頻信號的捕獲方法，其特徵是所述步驟 中估算擴頻序列相位相關序列§[&]的方法，為基追蹤法、匹配追蹤法、正交匹配追蹤法、分段正交匹配追蹤法、子空間追蹤法中的任意一種。
5.根據權利要求4所述的一種新的直接序列擴頻信號的捕獲方法，其特徵是所述正交匹配追蹤法按照如下步驟進行1)初始化向量vQ= y = [VJ0]，Vq[1]，...，ν。[Μ-1]]τ，位置向量h和對應的矩陣Λ均初始化為空集，迭代次數i = 1 ；2)將ν"與中每一列進行相關，記錄對應的相關值，得到相關值向量c= [c0, C1J ... CL_J ,其中
6.根據權利要求1所述的一種新的直接序列擴頻信號的捕獲方法，其特徵是所述步驟9預先設定的判決規則是1)對步驟7得到的所有擴頻序列相位估計相關序列§[&]，計算其平均值average，對其取絕對值，記為|average| ；2)在所有的§[麼]中，尋找絕對值最大的一個相關值.丨計 ，/Jl;3)計算比值丨針 ,/J|/|average|,如果該比值大於步驟1中設定的判定門限，則捕獲成功，都卜勒頻率估計值為Jd ,擴頻序列相位估計值為 丨否則，認為捕獲失敗。
7.根據權利要求1所述的一種新的直接序列擴頻信號的捕獲方法，其特徵是如果所述步驟9的判決結果為捕獲成功，則依次執行如下內插校正步驟1)由都卜勒頻率估計值為無，找到對應的相位估計相關序列§[元],由擴頻序列相位估計值 ，在§[ Jfd ]中找到對應的相關值針 丄]；2)根據預先設定的用擴頻碼片個數表示的相位估計精度，設定參與內插校正的相關值的個數Num，S卩若相位估計精度為1/Num，則參與內插校正的相關值的個數為Num;3)根據Num的值，記錄包括； [ ,/J在內，與 [ ,夂]相鄰的Num個絕對值最大的相關值/J和它們對應的相位P i，i = 0，1，. . .，Num-I ；4)使用任意一種內插法對該擴頻序列相位估計值進行內插校正。
8.根據權利要求7所述的一種新的直接序列擴頻信號的捕獲方法，其特徵是所述內插法為一階線性內插法、二階內插法、三階內插法中的任意一種。
全文摘要
本發明涉及直接序列擴頻信號捕獲技術領域中的一種新的直接序列擴頻信號的捕獲方法。本發明提出的技術方案首先對接收到的數據進行預處理，然後用一個較低的採樣率對其採樣，得到觀測信號。通過計算該觀測信號在預處理矩陣和擴頻序列的循環移位矩陣的乘積矩陣上的投影值的變化情況，來估計接收到的擴頻信號的相位值。採用本技術方案進行擴頻信號捕獲時，可以在低於奈奎斯特採樣定律要求的採樣率下，完成擴頻序列的捕獲，從而大大降低捕獲系統的成本。
文檔編號H04B1/7075GK102307054SQ20111027860
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者李玉柏, 林靜然 申請人:電子科技大學