專利名稱：一種新的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的擴(kuò)頻信號(hào)捕獲技術(shù)，具體涉及對(duì)直接序列擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行捕獲的方法。
背景技術(shù)：
在對(duì)直接序列擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行接收處理時(shí)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是擴(kuò)頻序列的同步，即在接收端用作解擴(kuò)的序列必須和擴(kuò)頻信號(hào)中的擴(kuò)頻序列對(duì)齊，或者說相位相同，以保證能夠正確地得到原始信號(hào)。由于接收信號(hào)中擴(kuò)頻序列的起始相位是隨機(jī)的，因此，必須首先對(duì)擴(kuò)頻序列進(jìn)行捕獲，即得到其起始相位的估計(jì)值，再在后續(xù)的跟蹤環(huán)節(jié)進(jìn)行精確同步。假設(shè)接收端的信號(hào)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(hào)幅度，D(t)為傳輸?shù)脑夹盘?hào)，C(t)為擴(kuò)頻序列，τ為傳輸時(shí)延，T1和4分別為中頻和多普勒頻率，θ為載波相位，n(t)為噪聲，〖⑽表示多普勒頻率fd 折算到原始信號(hào)上的調(diào)整值，fdE表示多普勒頻率&折算到擴(kuò)頻序列上的調(diào)整值。一般而言，擴(kuò)頻序列C(t)的碼率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原始信號(hào)D(t)，進(jìn)一步假設(shè)擴(kuò)頻序列的碼率為c (單位 碼片/秒)，序列長(zhǎng)度為L(zhǎng) (單位碼片)，則擴(kuò)頻序列的周期為T = L/c (單位秒)。對(duì)擴(kuò)頻序列的捕獲實(shí)際上就是對(duì)τ和&的值進(jìn)行估計(jì)。目前常用的方法是循環(huán)相關(guān)法，即在接收端用擴(kuò)頻序列和接收信號(hào)進(jìn)行循環(huán)相關(guān)并對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行判斷，如果超過了門限值，就認(rèn)為捕獲成功，反之，捕獲失敗。按照實(shí)現(xiàn)循環(huán)相關(guān)的方法不同，又分為時(shí)域捕獲和頻域捕獲兩種，下面分別進(jìn)行介紹時(shí)域捕獲法依次包括如下步驟步驟1 設(shè)定采樣頻率fs，對(duì)接收信號(hào)x(t)進(jìn)行采樣，得到一幀離散信號(hào)χ [η]，η =0，1，2，. . .，Ν-1，其中N為幀長(zhǎng)，通常滿足N/fs為擴(kuò)頻序列周期T的整倍數(shù)。步驟2 選擇一個(gè)尚未進(jìn)行過捕獲的多普勒頻率估計(jì)值力,并根據(jù)4和力生成本地?cái)U(kuò)頻序列/[ ,= 0，1，2，…，N-1。步驟3:將x[n]和/㈣/J進(jìn)行循環(huán)相關(guān)，得到相關(guān)值尺[W,久],即

權(quán)利要求
1.一種新的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲方法，其特征是依次包括如下步驟步驟1 設(shè)置參數(shù)，包括擴(kuò)頻序列長(zhǎng)度L，擴(kuò)頻序列的碼率C，滿足奈奎斯特定律的采樣頻率fs，用于捕獲的接收數(shù)據(jù)的時(shí)間長(zhǎng)度TP，用于捕獲的接收數(shù)據(jù)幀包含的參考采樣點(diǎn)數(shù)N =TpXfs,壓縮比r，真實(shí)采樣率f； = fsXr，真實(shí)幀長(zhǎng)M，多普勒頻率的搜索范圍、搜索間隔和預(yù)設(shè)的判定門限，其中，壓縮比0 < r < 1，真實(shí)幀長(zhǎng)M為不低于乘積NXr的最小整數(shù)； 步驟2 選擇一個(gè)尚未進(jìn)行過捕獲的多普勒頻率估計(jì)值^ ,并根據(jù)4和&生成本地?cái)U(kuò)頻序列= {l[fd,n}} e Cv °,η = 0，1，2，· · ·，N-I ；步驟3 對(duì)本地?cái)U(kuò)頻序列似1]進(jìn)行L-I次循環(huán)移位，第m次循環(huán)移位得到擴(kuò)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(huán)移位得到的序列一道，構(gòu)造出該擴(kuò)頻序列的循環(huán)移位矩陣^UA = WdI hUdl …，IUfJh步驟4 選取一個(gè)與不相關(guān)的采樣預(yù)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(duì)接收到的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行采樣，得到采樣輸出的序列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(duì)值之和最小的限制條件下，估算出方程y = Θ[無]中的擴(kuò)頻序列的相位相關(guān)序列 §[/,]；步驟8 檢索是否還存在沒有進(jìn)行過捕獲的多普勒頻率估計(jì)值& ,如果有，返回步驟2， 否則，執(zhí)行步驟9;步驟9 對(duì)步驟7估算出的的所有相位相關(guān)序列運(yùn)用預(yù)先設(shè)定的判決規(guī)則進(jìn)行判斷，如果滿足該判決規(guī)則的要求，就認(rèn)為捕獲成功，反之，捕獲失敗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲方法，其特征是所述步驟1中多普勒頻率的搜索間隔不超過用于捕獲的接收數(shù)據(jù)的時(shí)間長(zhǎng)度的倒數(shù)，即多普勒頻率的搜索間隔彡1/TP。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲方法，其特征是所述步驟6按照如下步驟進(jìn)行1)將接收到的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)x(t)分為M路；2)將信號(hào)依次經(jīng)過N-I個(gè)延遲單元，每個(gè)延遲單元的延遲時(shí)間為l/fs，共產(chǎn)生N個(gè)輸出:x(t-k/fs), k = 0,1,2, . . .，N-I ；3)將每個(gè)延遲單元的輸出分別與所述步驟4選取的矩陣Φ對(duì)應(yīng)的一行系數(shù)相乘，并將乘積累加起來，得到該路的濾波輸出；^⑴=Σ xG-H^)樹吼^m = 0,1, -,M-I ；4)對(duì)每一路濾波的輸出，進(jìn)行采樣頻率為f;/M的采樣；5)將M路的采樣結(jié)果進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，得到最終的采樣輸出序列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(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲方法，其特征是所述步驟 中估算擴(kuò)頻序列相位相關(guān)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(jù)權(quán)利要求4所述的一種新的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲方法，其特征是所述正交匹配追蹤法按照如下步驟進(jìn)行1)初始化向量vQ= y = [VJ0]，Vq[1]，...，ν。[Μ-1]]τ，位置向量h和對(duì)應(yīng)的矩陣Λ均初始化為空集，迭代次數(shù)i = 1 ；2)將ν"與中每一列進(jìn)行相關(guān)，記錄對(duì)應(yīng)的相關(guān)值，得到相關(guān)值向量c= [c0, C1J ... CL_J ,其中
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲方法，其特征是所述步驟9預(yù)先設(shè)定的判決規(guī)則是1)對(duì)步驟7得到的所有擴(kuò)頻序列相位估計(jì)相關(guān)序列§[&]，計(jì)算其平均值average，對(duì)其取絕對(duì)值，記為|average| ；2)在所有的§[么]中，尋找絕對(duì)值最大的一個(gè)相關(guān)值.丨計(jì) ，/Jl;3)計(jì)算比值丨針 ,/J|/|average|,如果該比值大于步驟1中設(shè)定的判定門限，則捕獲成功，多普勒頻率估計(jì)值為Jd ,擴(kuò)頻序列相位估計(jì)值為 丨否則，認(rèn)為捕獲失敗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲方法，其特征是如果所述步驟9的判決結(jié)果為捕獲成功，則依次執(zhí)行如下內(nèi)插校正步驟1)由多普勒頻率估計(jì)值為無，找到對(duì)應(yīng)的相位估計(jì)相關(guān)序列§[元],由擴(kuò)頻序列相位估計(jì)值 ，在§[ Jfd ]中找到對(duì)應(yīng)的相關(guān)值針 丄]；2)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的用擴(kuò)頻碼片個(gè)數(shù)表示的相位估計(jì)精度，設(shè)定參與內(nèi)插校正的相關(guān)值的個(gè)數(shù)Num，S卩若相位估計(jì)精度為1/Num，則參與內(nèi)插校正的相關(guān)值的個(gè)數(shù)為Num;3)根據(jù)Num的值，記錄包括； [ ,/J在內(nèi)，與 [ ,夂]相鄰的Num個(gè)絕對(duì)值最大的相關(guān)值/J和它們對(duì)應(yīng)的相位P i，i = 0，1，. . .，Num-I ；4)使用任意一種內(nèi)插法對(duì)該擴(kuò)頻序列相位估計(jì)值進(jìn)行內(nèi)插校正。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲方法，其特征是所述內(nèi)插法為一階線性內(nèi)插法、二階內(nèi)插法、三階內(nèi)插法中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及直接序列擴(kuò)頻信號(hào)捕獲技術(shù)領(lǐng)域中的一種新的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲方法。本發(fā)明提出的技術(shù)方案首先對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后用一個(gè)較低的采樣率對(duì)其采樣，得到觀測(cè)信號(hào)。通過計(jì)算該觀測(cè)信號(hào)在預(yù)處理矩陣和擴(kuò)頻序列的循環(huán)移位矩陣的乘積矩陣上的投影值的變化情況，來估計(jì)接收到的擴(kuò)頻信號(hào)的相位值。采用本技術(shù)方案進(jìn)行擴(kuò)頻信號(hào)捕獲時(shí)，可以在低于奈奎斯特采樣定律要求的采樣率下，完成擴(kuò)頻序列的捕獲，從而大大降低捕獲系統(tǒng)的成本。
文檔編號(hào)H04B1/7075GK102307054SQ20111027860
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者李玉柏, 林靜然 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)