專利名稱：基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲裝置及捕獲方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種寬帶多輸入多輸出(MMO)系統(tǒng)的捕獲裝置，此外還涉及一種長偽隨機序列的快速捕獲方法。
背景技術：
擴頻通信中，長偽碼的快速捕獲技術在一些實時性要求很到的應用中具有重要的實際意義。例如，在采用擴頻體制的高速運載器無線電導航或遙測中需要對長偽碼進行快速的捕獲；另外，在采用長偽碼擴頻的地波導航中，也對長偽碼的快速捕獲提出了要求，特別是在處理地波導航中出現(xiàn)時變天波干擾時，長偽碼的快速捕獲顯得尤為重要。但是，長偽碼的快速捕獲，一直是擴頻通信中的難點，人們提出的多種偽碼捕獲算法，實質上都是本地偽碼與接收信號之間的滑動相關，這在長偽碼快速捕獲應用中面臨著兩方面的難題首先， 傳統(tǒng)的捕獲方法中，需要在很大的相位范圍內對當前相位進行搜索，這種搜索往往需要很長的時間，很難實現(xiàn)快速捕獲，因而跟蹤不上快速變化的信號；其次，對于現(xiàn)有的快速捕獲方法，其運算復雜度過高，很難用硬件或軟件實現(xiàn)。因此，迫切需要尋找一種快速的低復雜度的偽碼捕獲方法。滑動相關檢測是一種最簡單、最實用的捕獲方法，采用與發(fā)射端頻率有差別的時鐘來驅動本地碼(碼型已知)，由于時鐘差，引起接收信號與本地產(chǎn)生的偽隨機碼的相對滑動?；瑒舆^程中碼不重疊時，相關器輸出噪聲，當兩碼接近重合或重合時，有相關峰值出現(xiàn)，經(jīng)包絡檢波、積分后輸出脈沖電壓。當輸出的脈沖電壓超過門限時，表示已檢測到碼位同步，于是停止搜索轉入跟蹤狀態(tài)。圖I是滑動相關捕獲的原理圖。在長偽碼捕獲時，滑動相關方法需要在很大的范圍內進行滑動搜索，所以這將耗費很多時間，這是我們所不希望的?；诖颂岢隽艘环N采用迭代消息傳遞算法(IMPA)來實現(xiàn)偽碼快速捕獲的方法，這種算法是基于因子圖的思想，根據(jù)偽隨機碼自身存在的約束關系，建立因子圖模型，然后利用軟信道初始信息在因子圖上執(zhí)行消息傳遞算法，通過迭代處理，得到本地對接收序列的最大后驗估計，并據(jù)此生成本地碼，從而完成偽隨機碼的捕獲?？梢钥闯鲞@種方法不需要對本地碼片進行滑動，而只需通過對接收信息執(zhí)行一種算法估計，來得到當前碼片的相位，這是一種典型的迭代檢測方法，該方法因其捕獲時間短、實現(xiàn)復雜度低而受到人們的廣泛關注。圖2是迭代捕獲原理圖。由于迭代檢測的優(yōu)異特性，使得基于迭代檢測的擴頻碼快速捕獲方法在性能和速度上都取得了令人滿意的結果。但是，這種方法存在著一定的問題在信噪比比較低的情況下，信號衰落嚴重，誤碼率較高，這樣就導致捕獲時間增加，因此，還需要對迭代捕獲算法進行一定的改進。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于體提供一種能夠改善在信噪比很低的情況下，無法捕獲信號、性能差等問題的基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲裝置。本發(fā)明的目的還在于提供一種基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲裝置主要包括最大合并比模塊、迭代譯碼模塊和信息解調模塊；發(fā)射信號通過發(fā)射天線到達接收端，接收端的多根天線接收到的信號送入到最大比合并模塊，對所述信號進行最大比合并運算，將多路信號合并成一路信號；最大比合并模塊將合并后的信號交給迭代譯碼模塊，對合并后的信號進行迭代譯碼，對信號進行迭代消息傳遞算法處理，得到判決矩陣，將判決矩陣進行向量選擇運算，得到偽碼的最終向量狀態(tài)和位置，恢復出本地偽碼，將恢復出的本地偽碼與接收到的信號 進行自相關運算，得到的相關值與門限值進行比較，超過了門限值則判定捕獲成功，否則再對下一段數(shù)據(jù)模塊進行迭代偽碼捕獲過程，一直到成功捕獲到信號為止；將捕獲到的信號送到信息解調模塊，得到發(fā)射端的信號。本發(fā)明的基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲裝置還可以包括序列的發(fā)生裝置，所述序列的發(fā)生裝置是由兩個互為鏡像的m序列發(fā)生器、存儲器和序列合成器組成；所述鏡像是指對于任何一個m序列生成多項式g(D)，都有其對應的生成多項式
g(R\D) = IT氓(I)與之對應，能夠產(chǎn)生順序完全相反的m序列，即鏡像序列；狀態(tài)向量完成
對兩個互為鏡像的m序列發(fā)生器初始化，然后m序列發(fā)生器分別按照兩個方向產(chǎn)生m序列，兩個方向m序列產(chǎn)生的長度由狀態(tài)向量在序列中的位置決定，最后由合成器合成固定長度的m序列。本發(fā)明的基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲方法為由最大合并比模塊、IMPA模塊和信息解調模塊構成基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲裝置；(I)發(fā)射信號通過發(fā)射天線到達接收端，接收端采用多根天線進行接收，接收端將接收到的信號送入到最大比合并模塊，對信號進行最大比合并運算，將多路信號合并成一路 目號;(2)最大比合并模塊將合并后的信號交給迭代譯碼模塊，對合并后的信號進行迭代譯碼，對信號進行迭代消息傳遞算法處理，得到判決矩陣；(3)將判決矩陣進行向量選擇算法，得到偽碼的最終向量狀態(tài)和位置，恢復出本地偽碼；(4)將恢復出的本地偽碼與接收到的信號進行自相關運算，得到的相關值與門限值進行比較，超過了門限值則判定捕獲成功，否則再對下一段數(shù)據(jù)模塊進行步驟(2)、(3)所述的迭代偽碼捕獲過程，一直到成功捕獲到信號為止；(5)將捕獲到的信號送到信息解調模塊，得到發(fā)射端的信號。步驟⑴所述的將接收到的信號進行最大比合并采用如下方法來實現(xiàn)(I)寬帶多天線系統(tǒng)中，有K根發(fā)射天線和L根接收天線，并且信道是平坦衰落的，LXK維接收信號向量表示為y = Hws+n，其中y是接收信號向量、H是信道矩陣、w是發(fā)射權向量、s是發(fā)射信號、η是信道噪聲向量；(2)根據(jù)最大比合并的原理來合并接收到的向量，運用LXl的接收權向量V =Hw ;經(jīng)過最大比合并算法的接收信號為
權利要求
1.基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲裝置，主要包括最大合并比模塊、迭代譯碼模塊和信息解調模塊；其特征是發(fā)射信號通過發(fā)射天線到達接收端，接收端的多根天線接收到的信號送入到最大比合并模塊，對所述信號進行最大比合并運算，將多路信號合并成一路信號；最大比合并模塊將合并后的信號交給迭代譯碼模塊，對合并后的信號進行迭代譯碼，對信號進行迭代消息傳遞算法處理，得到判決矩陣，將判決矩陣進行向量選擇運算，得到偽碼的最終向量狀態(tài)和位置，恢復出本地偽碼，將恢復出的本地偽碼與接收到的信號進行自相關運算，得到的相關值與門限值進行比較，超過了門限值則判定捕獲成功，否則再對下一段數(shù)據(jù)模塊進行迭代偽碼捕獲過程，一直到成功捕獲到信號為止；將捕獲到的信號送到信息解調模塊，得到發(fā)射端的信號。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲裝置，其特征是還包括序列的發(fā)生裝置，所述序列的發(fā)生裝置是由兩個互為鏡像的m序列發(fā)生器、存儲器和序列合成器組成；所述鏡像是指對于任何一個m序列生成多項式g (D)，都有其對應的生成多項式= //kg)與之對應，能夠產(chǎn)生順序完全相反的m序列，即鏡像序列；狀態(tài)向量完成對兩個互為鏡像的m序列發(fā)生器初始化，然后m序列發(fā)生器分別按照兩個方向產(chǎn)生m序列，兩個方向m序列產(chǎn)生的長度由狀態(tài)向量在序列中的位置決定，最后由合成器合成固定長度的m序列。
3.一種基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲方法，其特征是包括如下步驟 (1)發(fā)射信號通過發(fā)射天線到達接收端，接收端采用多根天線進行接收，接收端將接收到的信號送入到最大比合并模塊，對信號進行最大比合并運算，將多路信號合并成一路信號; (2)最大比合并模塊將合并后的信號交給迭代譯碼模塊，對合并后的信號進行迭代譯碼，對信號進行迭代消息傳遞算法處理，得到判決矩陣； (3)將判決矩陣進行向量選擇算法，得到偽碼的最終向量狀態(tài)和位置，恢復出本地偽碼； (4)將恢復出的本地偽碼與接收到的信號進行自相關運算，得到的相關值與門限值進行比較，超過了門限值則判定捕獲成功，否則再對下一段數(shù)據(jù)模塊進行步驟(2)、(3)所述的迭代偽碼捕獲過程，一直到成功捕獲到信號為止； (5)將捕獲到的信號送到信息解調模塊，得到發(fā)射端的信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲方法，其特征是步驟(I)所述的將接收到的信號進行最大比合并采用如下方法來實現(xiàn) (1)寬帶多天線系統(tǒng)中，有K根發(fā)射天線和L根接收天線，并且信道是平坦衰落的，LXK維接收信號向量表示為y = Hws+n，其中y是接收信號向量、H是信道矩陣、w是發(fā)射權向量、s是發(fā)射信號、η是信道噪聲向量； (2)根據(jù)最大比合并的原理來合并接收到的向量，運用LXl的接收權向量V= Hw ;經(jīng)過最大比合并算法的接收信號為S = VHy = WhHhHWS + WhHhH 其中(《^表示共軛轉置； 接收端和發(fā)射端都具有理想的信道矩陣，W選擇為半正定矩陣HhH的最大特征值λ_對應的標準正交特征向量；對于一個X進制的調制系統(tǒng)，得到的最大輸出信噪比表示為
5.根據(jù)權利要求3或4所述的基基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲方法，其特征是步驟(2)所述的迭代譯碼采用如下方法實現(xiàn) (1)設信道為加性高斯白噪聲信道，經(jīng)過信道的接收信號為
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種基于寬帶多天線系統(tǒng)的偽碼迭代捕獲裝置及捕獲方法。主要包括最大合并比模塊、迭代譯碼模塊和信息解調模塊；發(fā)射信號通過發(fā)射天線到達接收端，接收端的多根天線接收到的信號送入到最大比合并模塊，將多路信號合并成一路信號；最大比合并模塊將合并后的信號交給迭代譯碼模塊，對合并后的信號進行迭代譯碼，得到判決矩陣，由判決矩陣得到偽碼的最終向量狀態(tài)和位置，恢復出本地偽碼，將恢復出的本地偽碼與接收到的信號進行自相關運算，得到的相關值與門限值進行比較；將捕獲到的信號送到信息解調模塊，得到發(fā)射端的信號。本發(fā)明可以明顯改善低信噪比環(huán)境下的捕獲性能，提高信號的捕獲概率。
文檔編號H04B7/04GK102647215SQ20121010432
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權日2012年4月11日
發(fā)明者徐定杰, 李欣, 殷波, 熊曄, 王偉, 王咸鵬, 郝燕玲, 馬躍華 申請人:哈爾濱工程大學