低轨卫星直扩通信系统快速码捕获算法的设计

直接序列扩频用于低轨卫星通信可以解决抗敌意干扰问题,但多普勒频移下码捕获是需要解决的关键技术。基于离散时间信号处理分析了多普勒频差对码捕获性能的影响,给出部分匹配滤波器与FFT结合的码捕获算法原理。针对大频差、长地址码直扩系统的快速码捕获问题,提出了一种二次部分匹配滤波器与FFT结合算法的实现方案,在考虑捕获性能与实现复杂度之间的折衷上,具有很强的灵活性。     

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.     

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。     

匹配滤波器组与FFT结合的伪码快速捕获方案研究

文中提出了部分匹配滤波器组与FFT相结合的伪码快速捕获的一种实现方案.该方案采用部分匹配滤波器组完成时域内完全并行搜索,同时采用128点FFT以实现频域的部分或完全并行搜索,以增加移位寄存器长度的较小代价去除大规模用以相干累加的SRAM,并且有效降低了FfT的工作时钟频率,便于硬件实现.该方案在一块FPGA上验证通过,并在0.18μm的CMOS的工艺下综合,电路规模是约合150.2万个晶体管,最高工作时钟频率是103MHz.该捕获方案最终等效于13.1万个串行相关器,极大提高了伪码的捕获速度.     

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。     

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。     

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。     

一种用于卫星通信中的PN码快速捕获方法

扩频技术应用于低轨地球卫星通信系统时,由于卫星相对于地面站具有很高的径向速度和加速度,使得接收信号附加了很大的多普勒频率偏移,增加了捕获难度。基于FFT的捕获方法,提出了分段式数字匹配滤波器和FFT捕获相结合的捕获方法。该方法既具有数字匹配滤波器快速捕获的特点,同时也具有基于FFT捕获算法捕获多普勒频率偏移范围大的特点。     

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。     

非相干扩频捕获的匹配滤波器参数分析

在直接序列扩频传输系统中,接收端通常利用匹配滤波器实现扩频信号的初始捕获,扩频码同步时匹配滤波器的输出信噪比是决定捕获性能的一个重要因素。针对非相干直接序列扩频信号,通过理论推导和仿真验证得到了匹配滤波器输出信噪比与载波频差、扩频比以及匹配滤波器参数之间的关系,该结论可以为匹配滤波器的设计提供依据。     

大多普勒下基于FFT伪码捕获技术研究

在直接序列扩频通信中,伪码的捕获一般是通过相关运算来实现的,对于具有大多普勒频移的直接序列扩频信号,采用传统的伪码捕获方法,捕获时间将会很长,同时运算量也非常大。为了实现伪码的快速捕获,研究了一种基于FFT的伪码并行捕获算法。针对伪码长度不是2的整数次幂和存在数据跳变的问题,提出一种改善方法。计算机仿真结果表明：该方法既能满足FFT快速运算的要求又能消除数据跳变的影响,从而提高了基于FFT的伪码并行捕获性能。     

基于PMF—FFT的PN码捕获方法及性能

在高动态通信系统中,由于载体的相对运动,使载波附加了较大的多普勒频移。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。文中讨论了该方法部分相关器长度和FFT点数对捕获性能的影响,推导相关损失与最大多普勒频移和相关器长度的关系,为分析捕获系统的捕获范围和选取相关器参数提供依据,给出两种确定分段相关器长度X的方法。最后仿真证明在PN捕获的同时该方法能够准确估计多普勒频移。     

适用于短码捕获的匹配滤波器的实现结构

扩频码（伪随机码,PN码）捕获是扩频通信中扩频码同步的一个重要环节,基于匹配滤波器的捕获方法具有捕获时间短的优势,比较适合短码的捕获和实时通信的场合。为解决数字匹配滤波器资源占用多的问题,根据扩频码取值的双极性特性,针对数据过采样的应用场合,提出了一种基于FPGA实现的数字匹配滤波器的结构。该结构为两级滤波器形式,无乘...     

GNSS接收机长码快速直捕技术研究与实现

针对全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)接收机中的长码快速直捕算法,对基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的循环相关算法和多段匹配滤波器+FFT算法的原理和架构进行了详细分析,同时将阵列天线技术应用于GNSS接收机上,提高了低信噪比下的长码直捕性能。在同一个硬件平台上,2种算法都得到了很好的工程实现,并对试验数据进行了分析和比较。结果表明2种算法各有优缺点,在较低的信噪比和高动态的环境下均能快速有效地完成长码的直接捕获,对GNSS接收机的快速定位和导航具有一定的现实意义。     

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.     

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。     

大频偏下直接序列扩频系统的码捕获技术

关于大频偏下直接序列扩频系统的码捕获,一般的处理方法是在直扩信号中引入导频信号,接收端通过对导频信号的处理进行频偏估计,并消除频偏对PN码相关值的影响(典型的有“全球星”卫星移动通信系统)。然而,依据现代军事通信低截获、低检测性的要求,这种插入导频法已不再适用于军事通信。为解决此问题,文章介绍了直接序列扩频系统的一种新型码捕获技术即利用FFT消除频偏对PN码相关值影响的串并相关捕获,并进一步深入、具体的分析了这种捕获系统的原理,研究了此种捕获算法在加性高斯白噪声信道条件下的性能。     

大频偏条件下复扩频码的快速捕获算法

目前常见的捕获算法在系统复杂度和捕获速度之间有着难以调和的矛盾,针对这一矛盾,文中提出一种新的基于复码的二维联合捕获算法。该算法根据复码特性巧妙设计全匹配滤波,以节省捕获时间和资源。同时,在相关后进行FFT运算,实现时域与频域的结合,对码相位和多普勒频移进行二维信号搜索的判决。理论分析和硬件实现验证了该方法能够大幅度的减小捕获时间,节约硬件资源,并且在大频偏情况下仍然具有较好的捕获性能,适于S频段星间通信。     

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。