大频差长地址码扩频系统快速捕获方案的设计与实现

该文基于离散时间信号处理分析了多普勒频移对捕获性能影响的表达式,给出部分匹配滤波器与FFT结合方案的原理。针对大频差长地址码扩频系统快速捕获问题,提出一种采用部分匹配滤波器与FFT结合算法的实现方案,在考虑捕获性能与实现复杂性间的折衷上,具有很好的灵活性。该方案应用FPGA与DSP芯片配合实现,应用结果表明该方案在移动卫星通信和直扩抗干扰通信中具有很好的应用前景。     

基于FPGA实现PN码快速捕获方案的设计

文章基于离散时间信号处理的分析方法,对多普勒频移影响PN码的性能进行了讨论。详细分析了部分数字相关器与FFT结合的频响特性并进行了系统仿真。在此基础上,提出了对存在较大多普勒频移的长伪随机码系统,采用FPGA实现部分数字相关器与FFT频率校正技术相结合的伪码捕获算法,实现较短时间捕获PN码的方案。     

部分匹配滤波器在高动态卫导信号快捕的应用

文中研究了部分匹配滤波器在高动态卫导信号快速码捕获中的应用.在多普勒频率偏移较大和PN码较长的条件下,分析了无FFT补偿和有FFT补偿的归一化匹配滤波器输出,并对部分匹配滤波器(PMF)进行了改进,将它细分成更小的部分匹配滤波器(SPMF),使得SPMF-FFT结构能够在码捕获性能和系统复杂性之间作出一个很好的选择.还分析了信噪比与归一化平均捕获时间的关系,仿真进一步验证了本方法的有效性和可行性.     

PN码捕获中部分相关器长度的确定

在大多普勒频移环境下,使用一组部分相关器结合快速傅里叶变换进行伪码捕获,可以将码相位-多普勒频率的二维搜索降为一维搜索,大大减少了捕获时间。基于部分匹配滤波器（PMF,Partial Matched Filter）-快速傅里叶变换（FFT,Fast Fourier Transform）的PN码捕获中,部分相关器的相关运算会使滤波器的频幅响应产生衰减。这里推导了相关损失与相关器长度和多普勒频移的关系,为分析捕获系统的捕获范围和选取相关器长度提供理论依据,同时给出选取分段相关器长度X值的方法。仿真表明给出的选取X值的方法是可行的。     

P码直接捕获的算法研究

本文对GPSP码在低信噪比和较大多普勒频移情况下的直接捕获算法进行了研究、分析,对直接平均法、匹配滤波法和FFT辅助部分相关捕获法这三种算法进行了仿真,并对它们的捕获性能和实现进行了比较。通过比较可知FFT辅助部分相关捕获方法将二维搜索转为一维搜索,具有较好的抗噪声能力和较快的捕获时间,更适合工程使用。     

直扩通信系统中FFT捕获算法的改进

直扩通信系统的解扩与解调都是依赖于有效的伪码捕获,为了实现伪码的快捕,对经典FFT捕获算法进行了部分改进。在经典FFT捕获算法的基础上采用了2倍码速率采样并且增加了一个多普勒频移控制器。首先对改进算法进行了理论分析,然后用MATLAB对其进行了仿真验证,仿真结果捕获图证明该算法在预设参数下可以实现有效快捕,而且在不降低捕获精度和抗干扰性能的同时缩短了捕获时间,从而进一步提高了FFT算法的捕获性能。     

基于PMF-FFT的高动态长伪码捕获实现

针对突发扩频通信系统中高动态条件下长码捕获实现困难的问题,提出了一种基于部分匹配滤波器结合快速傅里叶变换(PMF-FFT)的捕获方法。介绍了PMF-FFT捕获算法的原理和基于PMF-FFT的捕获过程,给出了包括FPGA芯片选型和板级设计在内的硬件平台设计。详细给出了算法的FPGA实现,重点对匹配滤波器和并行FFT模块的算法优化、工作原理、参数选择以及具体的程序设计进行了说明。Matlab仿真结果表明,基于PMF-FFT的捕获方法在高动态条件下能够实现长码的高概率捕获,最后在硬件平台上进行了FPGA程序捕获性能的测试验证,测试结果与仿真结果基本一致。     

FFT辅助的部分相关码捕获技术的实现

FFT辅助的部分相关伪码快捕方法将沿码相位-多普勒频率的二维搜索简化为沿码相位的一维搜索,克服了多普勒频率的影响,大大缩短了PN码捕获时间,适用于中低轨卫星.文中介绍了该方法的基本原理、性能分析和实现方案.实验结果表明,在大多普勒频偏下FFT辅助的部分相关码捕获方法是一种性能优良的伪码捕获方法.     

基于采样率变换和循环卷积的GPS信号快速捕获

提出了一种适用于GPS软件接收机的C／A码和多普勒频移的快速捕获算法。该算法结合了采样率变换FFT和时域卷积两种方法,提高了捕获速度和多普勒频移的精度。算法主要思想为对输入信号重新采样,在较低频率下用FFT获得粗略的码相位和多普勒频移,然后改变码相位对原始信号进行时域卷积,根据相关峰得到精确码相位,同理采用改变多普勒频移进行时域卷积,获得精度较高的多普勒频移。通过对GPS中频数据捕获表明该方案的捕获时间大大缩短。     

基于FFT伪码快速捕获方法及其性能分析

针对大频偏下高动态直扩接收机伪码捕获时间长的问题,提出了一种新的捕获方案,即基于FFT算法实现对多普勒频移进行一定程度的补偿,解决了高动态环境下伪码序列的快速捕获问题。实验结果表明,该方法可以很好地实现高动态扩频信号的捕获,并可以有效地节省硬件资源。     

高动态弱直扩信号的分级捕获算法

针对低信噪比高动态环境下直扩信号经典捕获算法中多普勒频偏估计精度和快速傅里叶变换(FFT)运算量的矛盾,提出了一种基于频偏补偿的两级非相干累加捕获算法。该算法以部分匹配滤波器结合快速傅里叶变换(PMF-FFT)算法为单元,首先利用第一级频偏粗估值对多普勒频偏进行补偿,然后通过调整第二级PMF-FFT中部分匹配滤波器长度并利用滑动平均窗对残余频偏进行精估。理论分析和仿真结果表明,与经典捕获算法相比,该算法在FFT运算点数相同的条件下,可以有效地提高多普勒频偏估计精度,并且在高动态环境下具有更好的检测性能。     

一种基于差分匹配滤波的高效捕获算法

扩频接收机系统中,载波的捕获是衡量系统性能的重要指标。当系统接入多路叠加并行信号时,若需要在二维对信号进行捕获,所需捕获时间、所耗资源和接收机功耗将成倍增加。文中针对此问题,提出了一种基于差分滤波器的分集接收方案,大幅降低了系统资源的占用,从而减少了功耗、成本和捕获时间。利用伪随机码的双极性和差分滤波结构减少了所用加法器的数量,并结合对伪随机码并行分集的结构,在多路中对滤波结果进行复用。通过对传统快速相关捕获算法、快速捕获算法、频率相关法以及文中基于差分滤波的并行分集结构进行了复杂度对比。其结果显示,基于差分滤波的并行分集结构在节省资源、提高效率上均具有较大优势。     

高动态短时突发扩频信号的快速捕获

针对低信噪比和大多普勒频移环境下,短帧突发直接序列扩频通信系统要求在短时间内以很低虚警和漏警概率捕获信号这一难题,设计了仅使用独特码的短时突发扩频信号帧结构,在接收端将扩频码与独特码作为一个复合扩频码看待,提出了基于FFT的高动态突发信号捕获方法,可同时快速完成突发信号检测、扩频码捕获、频偏估计、帧同步检测和位定时捕获等任务。仿真结果表明:该算法能有效消除多普勒频移对短时突发扩频信号捕获性能的影响。     

低轨星DSSS信号快速捕获技术研究

本文介绍了一种基于非相干的低轨星直接扩频信号快速捕获技术。低轨星高速运动所带来的大多普勒频偏成为制约传统捕获方法的主要因素，导致捕获性能严重恶化，同时低轨星快速的过境时间要求加快信号捕获速度。部分匹配滤波器可在时域快速完成码相位搜索，快速傅里叶变换可在频域完成多普勒频移搜索。相比传统捕获方法，部分匹配滤波器结合快速傅里叶变换的捕获方法可快速完成大范围多普勒频偏搜索，为低轨卫星直扩导航信号的接收提供支撑。     

高动态直扩信号快捕设计与FPGA实现

为了解决高动态直扩信号捕获速度与资源消耗的矛盾,分析了部分匹配滤波结合快速傅里叶变换(PMF-FFT)的捕获性能。针对PMF-FFT捕获范围有限且占用硬件资源过多的问题,采用递归折叠匹配滤波器代替常规匹配滤波器的方法大大节省了硬件资源,并行FFT保证了其捕获速度,同时采用扫频方法成倍增加了频偏捕获范围。给出了该方法的FPGA设计结构与实现结果,验证了该方法的有效性。与FFT循环卷积方法相比,在频偏捕获范围一定的前提下,所提方法捕获速度快,占用资源较少,非常适合高动态直扩信号的快速捕获。     

航天扩频测控系统中伪码捕获方法研究

 针对航天扩频测控系统的捕获需求,提出一种能够降低谱峰衰减且具有较高频率估计精度的FFT伪码捕获方法.在部分匹配滤波过程中采用汉宁窗对数据加权后再累加,以减小谱峰衰减.采用插值FFT估计多普勒频率,以提高频率估计精度,根据不同测控环境下伪码捕获的特点,分析比较了抛物线插值法和改进的Rife法两种插值算法.理论分析和仿真结果表明,改进方法能够减小FFT输出的峰值衰减,提高多普勒频率估计精度.     

大频偏条件下PN码捕获改进算法

针对大频偏条件下PN码捕获的问题,提出了一种改进的PN码捕获算法,即基于谱线插值的联合码捕获算法.首先对现有的码捕获技术进行了分析,然后在部分相关值作FFT的码捕获算法的基础上,提出了基于谱线插值的联合码捕获算法.算法的核心思想是对部分相关值作FFT处理,并利用插值公式计算出载波频偏的精确估计值,使得后续的载波跟踪环更有利于载波跟踪.介绍了新的码捕获系统的工作原理,推导了载波频偏估计的插值公式,并将非相干累加技术应用于码捕获系统,从而提高了低信噪比条件下载波频偏估计的精度.最后,通过仿真证明了此算法对现有GPS接收机性能有5dB的改善.     

Spread-spectrum code acquisition in the presence of Doppler shiftand data modulation

A spread-spectrum code acquisition technique for a direct-sequence (DS) system in the presence of Doppler effect and data modulation is investigated. Both the carrier-frequency offset and code-frequency offset due to severe Doppler effect are considered. The code-chip slipping during the correlation process caused by code-frequency offset can degrade the acquisition performance significantly. However, this issue can be alleviated by compensating code-frequency offset in an appropriate manner. Results are presented for the cases with and without data modulation. Coherent detection is considered when there is no data modulation. If data modulation is present, the authors partition the correlation time into subintervals and the integration results in these subintervals are square-law noncoherently combined for detection. The implementation of this code acquisition technique using the fast Fourier transform (FFT) algorithm is described. The use of theoretical results to estimate the hardware complexity of an actual system is illustrated step by step, showing that implementation is feasible with existing technology. The tradeoff between hardware complexity and acquisition performance is discussed