一種跳擴(kuò)頻碼相位和載波多普勒三維快速捕獲方法
【專利摘要】一種跳擴(kuò)頻碼相位和載波多普勒三維快速捕獲方法，首先利用本地跳頻圖案通過頻率合成器獲得本地跳頻載波，并對接收信號進(jìn)行解跳和低通濾波；然后對低通濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字自動增益控制并進(jìn)行相應(yīng)比例的抽取，減小后續(xù)處理的運算量；最后產(chǎn)生本地直擴(kuò)碼字對抽取后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解擴(kuò)后進(jìn)行第一次累加，累加后的數(shù)據(jù)跳頻相位旋轉(zhuǎn)后進(jìn)行第二次累加，對累加后的數(shù)據(jù)做FFT，過比較找到最大峰值，最大峰值對應(yīng)的本地跳擴(kuò)碼相位和頻率值即為接收信號的跳擴(kuò)碼相位和載波多普勒，本發(fā)明實現(xiàn)了強干擾條件下DS/FH混合擴(kuò)頻系統(tǒng)的跳擴(kuò)碼相位和載波多普勒的快速、同時捕獲，實現(xiàn)復(fù)雜度非常低，具有優(yōu)異的抗干擾性能。
【專利說明】一種跳擴(kuò)頻碼相位和載波多普勒三維快速捕獲方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種信號相位捕獲方法，特別是一種Ds/ra混合擴(kuò)頻系統(tǒng)的跳擴(kuò)頻碼 相位和載波多普勒三維快速捕獲方法，屬于通信領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 跳擴(kuò)頻碼相位和載波多普勒的捕獲是DS/FH (Direct Sequence/Frequency Hopping，直擴(kuò)/跳頻）混合擴(kuò)頻系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)，其捕獲性能的好壞及復(fù)雜度直接決 定了混合擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾能力及可實現(xiàn)性。
[0003] 傳統(tǒng)的擴(kuò)頻捕獲一般采用基于FFT (快速傅里葉變換）的二維捕獲方法，即在直擴(kuò) 碼相位和載波多普勒兩個維度上對信號進(jìn)行捕獲。但是，由于Ds/ra混合擴(kuò)頻系統(tǒng)需要在 跳頻碼相位，直擴(kuò)碼相位和載波多普勒三個維度上進(jìn)行搜索，因而，采用傳統(tǒng)方法不能完成 DS/H1混合擴(kuò)頻系統(tǒng)的捕獲。
[0004] 現(xiàn)有的針對Ds/ra混合擴(kuò)頻系統(tǒng)的三維捕獲方法需要首先在一跳內(nèi)完成對跳頻 碼相位的搜索，然后采用二維捕獲方法捕獲直擴(kuò)碼相位和載波多普勒，這就限制了系統(tǒng)的 直擴(kuò)相關(guān)累積長度必然不能超過一跳的間隔，導(dǎo)致系統(tǒng)在跳頻速率較高時抗干擾能力低 下。因而，該方法不適用于本系統(tǒng)對快跳頻和抗強干擾能力的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種跳擴(kuò)頻碼相位和載 波多普勒三維快速捕獲方法，實現(xiàn)了強干擾條件下DS/ra混合擴(kuò)頻系統(tǒng)的跳擴(kuò)碼相位和載 波多普勒的快速、同時捕獲，實現(xiàn)復(fù)雜度非常低，從而為具有優(yōu)異抗干擾性能的DS/ra混合 擴(kuò)頻系統(tǒng)應(yīng)用于航天器測控提供了可能。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種跳擴(kuò)頻碼相位和載波多普勒三維快速捕獲方法， 步驟如下：
[0007] (1)利用本地跳頻圖案得到與跳頻圖案相對應(yīng)的跳頻頻率然后產(chǎn)生兩路正交 的本地跳頻載波cos (2 π f\t)和-sin (2 π fj)，S卩

【權(quán)利要求】
1. 一種跳擴(kuò)頻碼相位和載波多普勒三維快速捕獲方法，其特征在于步驟如下： (1) 利用本地跳頻圖案得到與跳頻圖案相對應(yīng)的跳頻頻率fi，然后產(chǎn)生兩路正交的本 地跳頻載波cos (2 31 f^t)和-sin (2 31 f^t)，S卩
并利用產(chǎn)生的兩路正交的本地跳頻載 波對接收信號r(t)進(jìn)行解跳，解跳后的信號為
并通過低通濾波器濾除解跳 后信號的帶外頻率分量； 所述接收信號r(t)由公式：
給出，其中d(t)為符號數(shù)據(jù)，p(t)為偽碼數(shù)據(jù)，&為當(dāng)前跳頻頻率值，/4為與當(dāng)前跳 頻頻率對應(yīng)的多普勒值，τ為收發(fā)端存在的時間偏差，即跳擴(kuò)碼相位差值，Th為每一跳的持 續(xù)時間，i為跳數(shù)； (2) 采用數(shù)字自動增益控制對步驟（1)中低通濾波后的解跳信號幅值進(jìn)行增益控制， 使得低通濾波后的解跳信號幅值在有干擾環(huán)境和無干擾環(huán)境下保持一致； (3) 按照預(yù)先設(shè)定的采樣率對步驟（2)中數(shù)字自動增益控制后的信號進(jìn)行采樣，得到 采樣后的擴(kuò)頻碼字，保證抽取之后的數(shù)據(jù)速率滿足采樣定理； (4) 產(chǎn)生多路不同相位的本地擴(kuò)頻碼字，并用所述不同相位的本地擴(kuò)頻碼字與步驟 (3)中采樣擴(kuò)頻碼字相乘，從而完成步驟（3)中采樣擴(kuò)頻碼字的解擴(kuò)，得到一系列解擴(kuò)后數(shù) 據(jù)，然后對每一路解擴(kuò)后數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次分段累加；保證第一次分段累加之后的數(shù)據(jù)速率 不小于跳頻跳速； (5) 采用跳頻相位旋轉(zhuǎn)的方法對步驟（4)中獲得的第一次分段累加后數(shù)據(jù)的跳頻碼相 位進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)對不同跳頻碼相位的檢測； (6) 對步驟（5)中相位旋轉(zhuǎn)之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第二次分段累加，并對第二次分段累加之 后的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT運算，找到最大的FFT峰值點，并對該峰值點進(jìn)行判斷，若該峰值點小于 預(yù)設(shè)的峰值閾值，則返回步驟（5);若該峰值點大于等于預(yù)設(shè)的峰值閾值，則進(jìn)入步驟（7); ⑵選取步驟（6)中得到的FFT峰值點對應(yīng)的跳擴(kuò)頻碼相位為當(dāng)前接收信號的跳擴(kuò)頻 碼相位，該峰值點對應(yīng)的頻率值為當(dāng)前接收信號的載波多普勒頻率值，從而實現(xiàn)了接收信 號的跳擴(kuò)碼相位和載波多普勒的三維快速捕獲；所述跳擴(kuò)碼相位為跳頻碼相位和擴(kuò)頻碼相 位，所述跳頻碼相位和擴(kuò)頻碼相位相同； (8)利用步驟（7)中捕獲的接收信號跳擴(kuò)碼相位和載波多普勒，對跳擴(kuò)碼相位和載波 相位進(jìn)行跟蹤，最終得到跳擴(kuò)信號上的信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種跳擴(kuò)頻碼相位和載波多普勒三維快速捕獲方法，其特征 在于：所述步驟（2)中采用數(shù)字自動增益控制對步驟（1)中低通濾波后的解跳信號幅值進(jìn) 行增益控制，具體步驟如下： (i) 求取低通濾波后解跳信號的平均功率； (ii) 將步驟（i)中求得的平均功率與預(yù)先設(shè)定的門限功率進(jìn)行比較，若平均功率大于 預(yù)先設(shè)定的門限功率，則將步驟（1)中低通濾波后的解跳信號幅值降低，使得解跳信號的 平均功率與預(yù)先設(shè)定的門限功率相同，若平均功率小于預(yù)先設(shè)定的門限功率，則將步驟（1) 中低通濾波后的解跳信號幅值增大，使得解跳信號的平均功率與預(yù)先設(shè)定的門限功率相 同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種跳擴(kuò)頻碼相位和載波多普勒三維快速捕獲方法，其特征 在于：所述步驟（5)中采用跳頻相位旋轉(zhuǎn)的方法對步驟（4)中獲得的第一次累加后數(shù)據(jù)的 跳頻碼相位進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，具體為： 跳頻相位旋轉(zhuǎn)之后的數(shù)據(jù)由公式：
給出，其中τ'為跳頻碼相位調(diào)整，fd為信號帶寬中心頻率處對應(yīng)的多普勒，&為當(dāng)前 跳頻頻率值，τ為收發(fā)端存在的時間偏差。
【文檔編號】H04B1/692GK104218972SQ201410427780
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】秦玉峰, 張宗攀, 吉欣, 楊立明 申請人:西安空間無線電技術(shù)研究所