低信噪比高动态条件下基于FFT的二维平移累加PN码捕获算法

针对低信噪比高动态条件下直接序列扩频（DSSS）系统中PN码捕获的问题,提出了基于FFT 二维平移累 加的PN码捕获算法。首先对现有的PN码捕获技术进行了分析,然后研究了时变的载波频偏与 码频频偏对PN码捕获的影响,在此基础上,提出了基于FFT二维平移累加的PN码捕获算法。 算法的基本思想是对相关器输出的相关值在载波频偏不确定度与码相位不确定度同时进行平 移,从而消除相关峰“漂移”现象,增大非相干累加的有效性。给出了采用此算法的捕获系 统结构图,并对关键参数进行了分析。最后,通过仿真表明了该算法对捕获系统有6 dB的改 善。     

基于分段相关－视频积累方法的多驻留伪码捕获系统优化设计

针对载波多普勒下的伪码捕获问题,分析了基于分段相关-视频积累方法的多驻留伪码捕获系统的最优性能。推导了正交双通道检测器的检测概率和虚警概率表达式,给出了多驻留系统的捕获时间均值表达式;通过采用遗传算法对系统进行优化设计,增大了系统的多普勒容限,降低了捕获时间;分析了驻留级数、多普勒和载噪比等对捕获系统性能的影响。研究成果可用于指导扩频系统接收机伪码捕获模块的设计。     

采用多相关峰值的PN码频域匹配滤波捕获实现方法

现有的伪噪声(PN)码捕获算法大多是基于相关峰值进行门限判决,而捕获性能依赖于门限实时估计的正确性。针对这种情况,该文提出了一种利用多次PN码相关峰值位置间的相互关系进行判决的算法,避免了对信道噪声的实时估计,并给出了基于频域匹配滤波的实现方法和算法复杂度分析,推导了所提算法的检测概率和虚警概率,并且使用计算机仿真验证了推导结果的正确性;结果表明,所提算法避免了噪声估计的开销,增强了PN码捕获的鲁棒性,提高了捕获性能,适合工程应用。      

基于前置三阶相关检测的高性能直扩伪码捕获

为了提高无线电导航系统长伪码序列的检测概率,同时降低捕获时间,提出了一种带前置三阶相关检测的伪码捕获算法,即根据伪随机码和高斯噪声的三阶相关特性,首先实现本地伪码与接收伪码序列的码元相位同步,再用传统捕获方法进行伪码相位同步.理论分析和仿真结果表明,该方法能够有效提高捕获过程的检测概率,并降低捕获时间.     

弱相关非高斯环境下基于局部最佳检测器的伪码捕获方法

该文为解决弱相关非高斯噪声环境下的伪码捕获问题,提出了一种基于局部最佳检测算法的伪码捕获方法,将伪码捕获等价为假设检验问题,将弱相关非高斯噪声建模为一阶滑动平均SS噪声模型,利用局部最佳检测算法推导出弱相关非高斯噪声环境下的伪码捕获检测统计量,在此基础上对检测统计量进行了简化,给出了其实现结构,并与传统的伪码捕获方法进行了性能仿真对比,仿真结果表明该文所提出的捕获方法在弱相关非高斯噪声环境下检测性能有较大幅度的提高,且非高斯噪声脉冲特性越明显,所设计的检测器优势越明显。     

基于部分匹配滤波的伪码捕获方法研究

研究了高斯白噪声环境下部分匹配滤波的伪码捕获方法的性能,推导了该方法的检测概率和虚警概率。基于部分匹配滤波的伪码捕获方法相对于传统的全匹配滤波法,既可减少处理时间,又能节省系统资源。并利用MATLAB工具对不同信噪比环境下的伪码捕获性能进行仿真,结果表明该方法在一定信噪比条件下是实用的。     

基于SPRT的PN码捕获建模及其性能分析

讨论了序列概率比检测(SPRT)在直接序列扩频通信系统PN码捕获中的应用。对失锁和入锁条件下的接收序列和本地PN序列的相关序列进行了建模。对该建模的错误概率和平均样本数目进行了分析并导出了计算公式。分析和仿真结果表明随机序列建模的性能优于零序列建模。     

混沌扩频测控系统同步捕获性能分析

混沌序列在扩频测控系统中的应用引起了人们的广泛兴趣,混沌扩频测控系统的捕获性能和跟踪性能是学界关注的重点。由于数字化混沌序列相关函数旁瓣具有随机性,使得扩频系统的信号捕获过程,除了受加性噪声影响之外,又增加了一个影响因素。根据系统捕获原理与混沌码特性,借助于混沌码模糊函数的概念,提出了混沌码相关函数旁瓣随机性影响下检测概率、虚警概率以及捕获时间的计算方法,推导得到了相应的计算公式,探讨了混沌扩频测控系统的信号捕获性能。结果表明,混沌码相关函数随机性的存在使检测概率和虚警概率有所增大,并使捕获时间产生变化;与加性噪声相比,其影响通常较小甚至可以忽略。该结果可以为混沌序列在扩频测控系统中的应用提供理论支持与参考。     

基于分段相关-视频积累方法的伪码串行捕获优化设计

本文主要针对载波多普勒下的伪码捕获问题,研究了基于分段相关-视频积累方法的伪码串行捕获系统的优化设计.通常的优化设计为假设峰值点的伪码相位偏差为0.但对于实际的捕获系统,由于接收到的伪码相位与本地伪码相位关系随机,在串行搜索过程中过门限值的伪码相位残差可能不为0,从而对捕获性能产生影响.本文主要分析伪码相位偏移残差对峰值点的信噪比和检测概率的影响,并给出了最大伪码相位偏移残差下的平均捕获时间表达式.同时基于平均捕获时间最小准则,给出了搜索步进推荐值.对虚警概率指定和未指定两种情况分别进行了优化设计,得到了最优的中频积累和视频积累设计值,该设计值与载噪比、多普勒容限等因素相关.研究成果可用于指导扩频接收机伪码捕获模块的设计.     

乘性噪声环境下基于局部最佳检测器的伪码捕获方法

扩频系统常常工作在多径环境中,伴随着加性噪声的同时往往还存在着乘性噪声。该文提出了一种乘性噪声环境下伪码捕获方法,将伪码捕获等价为假设检验问题,利用局部最佳检测算法推导出乘性噪声环境下的伪码捕获检测统计量,文中给出了基于局部最佳检测算法的捕获结构,并与传统的平方和检测器进行了性能仿真对比,结果表明该文所提出的捕获方法在乘性噪声环境下检测性能较平方和检测器有较大幅度的提高,而在无乘性噪声的环境下检测性能只较传统的平方和检测器检测性能稍有降低。     

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。     

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.     

Code acquisition in transmit diversity DS-CDMA systems

In this paper, two code acquisition schemes are studied for use in conjunction with transmit diversity direct-sequence code-division multiple access (DS-CDMA). One is a training-based single-user maximum-likelihood (SUML) estimator, which can achieve code acquisition very fast at low computational complexity. The other is a blind estimator based on the multiple signal classification (MUSIC) algorithm. Two recently proposed transmit diversity schemes known as orthogonal transmit diversity simulcast (OTD-S) and space-time selective spreading transmit diversity (STSTD) are considered. While the advantages of transmit diversity from the detection standpoint are well known, less is known about how code acquisition performance is affected by the use of transmit diversity. Through the analysis in this paper, it is proven that the SUMI. estimator should give the same performance in both the OTD-S and STSTD schemes in a single-user environment. In a multiple-user environment, simulation results show that the STSTD system offers slightly better code acquisition performance. It is also seen that the SUML estimators provide significantly better code acquisition performance than the MUSIC estimators in either transmit diversity system. From the standpoint of robustness to carrier frequency offset, it Is found that the training-based SUML estimator is very sensitive to frequency offset, while the MUSIC estimator is quite robust. A simple frequency offset estimator to be used in conjunction with the SUML estimator is also proposed and is shown to make the timing estimator quite tolerant of substantial frequency offsets.     

一种直扩系统中伪码的二维捕获方法

针对直接序列扩频（DSSS）通信系统中,在低信噪比环境下,由于多普勒频移或振荡器不稳定存在频差的伪随机序列（伪码）捕获问题,提出了一种捕获方法。该方法利用并行频率搜索的方法对频差进行补偿,基于快速傅里叶变换（FFT）进行伪码相位搜索,利用非相干累加来解决低信噪比问题。对原理进行了分析,对方法进行了蒙特卡罗仿真,结果表明,在信噪比达-30dB条件下,该方法有较高的检测概率。     

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。     

IEEE802.16e系统上行链路初始测距算法研究

该文提出了一种适用于IEEE802.16e的OFDMA系统上行链路的初始测距频域改进算法。频域算法利用测距信号具有连续相位的特点,在频域将接收信号与备选码字共轭相关,按照接入用户信号的强弱依次检测出不同用户发送的码字和定时偏差,从而完成初始测距过程。改进频域算法在频域检测方法的基础上结合了串行干扰抵消的思想,提高了多用户同时接入系统时的正确检测概率,降低了虚警概率。通过仿真比较了改进算法和时域、频域算法的性能。结果表明,所提出的算法在计算复杂度和性能上兼有一定的优势。     

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     

动态环境下数字化DS/BPSK接收机捕获电路

提出了一种全数字化扩频序列捕获电路,建立了接收机动态环境下捕获电路的数学模型,分析了多普勒频移、伪码相位差和信号载噪比对电路捕获性能的影响.提出了一种提高电路捕获性能的改进方案.分析表明改进后的捕获电路具有检测概率高和虚警概率低的特点,可有效地缩短电路的平均捕获时间.     

用于低轨卫星通信系统的DSSS码捕获技术

研究了用于低轨卫星通信的直接序列扩频系统的码捕获技术.首先,分析了低轨卫星通信中影响码捕获的主要因素,在此基础上,综述了码捕获技术的研究发展过程,针对当前码捕获技术用于LEO卫星通信时存在的两个主要问题,即抗载波频偏能力有限和对码频频偏考虑不足,就三种典型的码捕获技术进行了研究,最后指出了码捕获技术的研究方向.