基于多片FPGA的FHDS卫星测控信号捕获设计

多片FPGA组成的星形系统可解决跳频和直接序列混合扩频(FHDS)卫星测控信号大时延差高动态条件下的快速捕获问题。捕获搜索时采用1"主"+N"副"形式的Multi-FPGA组分时进行多普勒搜索,主FPGA实现捕获控制和快速解跳解扩,其余N片FPGA实现码片以下时间差的精细搜索和相干累积。针对信号体制和捕获性能需求,所有芯片均采用Xilinx公司的基于RAM的XQR4VFX系列。本设计解决了单片宇航级FPGA资源受限条件下复杂捕获问题,具有FPGA配置文件数目少、成本低、功耗低的优点。     

基于FFT和相干累积的DS/FH测控信号捕获算法

对于某种相干跳频和直接序列扩频结合的抗干扰测控信号,捕获时存在码相位快速搜索和大时差大多普勒条件下相干累积的问题。本文采用基于FFT并行相关的分段码相关算法,实现积分时长为单个跳频段的快速码相位滑动相关;采用相位补偿算法,补偿各个跳频段间因时间差、跳频频率和多普勒导致的相位差,实现了较大多普勒频偏条件下跳频段之间的相干累加。分析了相位补偿算法的累积损耗和时间复杂度,仿真试验证实了检测性能。与非相干累加相比,本算法消除了大时差大多普勒条件对信号长时间相干累积的影响,在某信号体制下检测性能提升9dB左右,代价是算法复杂度随捕获时间分辨率的增加而线性增加。     

DS/FH混合扩频接收机解扩及同步技术的FPGA实现

研究采用编码扩频的DS/FH混合扩频接收机的核心模块——同步及解扩部分的FPGA实现结构。将多种专用芯片的功能集成在一片大规模FPGA芯片上,实现了接收机的高度集成化、小型化。伪码的串并混合捕获算法及跳频同步算法等均采用硬件完成,提高了捕获速度。实验结果证明该方案是正确可行的。     

非相干扩频测控系统距离模拟电路设计

针对非相干体制扩频测控系统信号模拟器的要求,提出的基于现场可编程门阵列(FPGA)与DSP的信号模拟器距离模拟电路设计及实现方案.该距离模拟电路采用计数器与伪码数控振荡器(NCO)共同实现对伪码扩频信号的距离精确模拟,经过硬件电路实测结果表明,该距离模拟电路模拟精度高,满足系统的要求.     

DS/FH混合扩频信号捕获方法筒述

介绍了DS/FH混合扩频信号的一般捕获过程,说明了跳频的捕获方法,并结合混合扩频中跳频捕获受直扩制约的特点,介绍了运用快速扫描和导频信道进行跳频快捕方法.根据混合扩频中直扩要在一个跳频间隔内完成捕获的要求,详细介绍了基于FFT伪码并行和基于PMF-FFT载波并行的直扩快速捕获方法,并对其改进的方面进行了讨论.     

一种基于FPGA的直扩系统快速捕获算法

本文提出一种基于FPGA的频域相关的捕获算法。该算法利用快速傅里叶变换(FFT)实现伪码的快速相关,同时利用离散傅里叶变换频移定理,补偿多普勒频偏,实现大多普勒频偏下的快速捕获。仿真以FPGA实现测试表明,该算法在模拟快速移动载体通信环境下,捕获时间小于40ms,漏警概率小于3×10-3,虚警概率小于3×10-6。     

基于并行架构的宽带扩频信号捕获技术研究

为解决大动态低信噪比环境下,由于宽带扩频信号速率过快,使得载波多普勒和伪码多普勒较大导致无法成功捕获信号的问题,提出一种基于并行架构的捕获方法;该方法利用并行载波NCO产生本地载波,与接收信号进行下变频混频以对载波和伪码多普勒进行补偿,利用并行伪码NCO产生本地码进行内码滑动相关和外码匹配滤波,经过二次捕获进一步估计载波多普勒和伪码相位;仿真结果表明,在62 dBHz的载噪比下,符号速率为1 Mbps,载波多普勒搜索范围为± 800kHz,载波多普勒变化率为±100 kHz/s时,这种方法可以实现宽带扩频信号捕获,并且在符号信噪比为2 dB时,捕获概率为99%,捕获时间为0.9009 s;使用该捕获方法,可以降低宽带扩频信号捕获复杂度、提高捕获效率,为大动态低信噪比环境下宽带扩频信号的捕获提供了一种有效的捕获方法。     

北斗B1I信号的捕获算法

北斗B1I信号的捕获是北斗2代接收机的核心模块,它是基于码相位和多普勒频移二维搜索的过程.对于捕获模块,通常采用并行码相位搜索捕获算法来实现对空中可见卫星的捕获.针对信号较弱情况下的卫星捕获,采用了非相干累加与并行码相位搜索捕获相结合的方法.测试结果表明,该捕获算法能够有效快速地实现弱信号的捕获.     

基于迭代信息传递技术的直扩信号捕获

随着对直扩系统抗干扰性和隐蔽性要求的不断提高,作为扩频码的PN码序列的周期长度也在不断的增长,因此,如何实现长PN码直扩信号的快速捕获成为系统实现的关键问题之一.针对此问题,提出将基于图模型的迭代信息传递算法(IMPA)应用于直扩信号捕获.直扩信号捕获根据接收信号的信道信息直接生成与接收信号序列粗同步的本地伪码序列,改变了传统捕获方法中本地伪码序列的生成方式,大大缩短了信号的捕获时间.详细说明了基于该技术的直扩信号捕获的实现原理和实现方法,并对基于该技术的直扩信号捕获进行了仿真.仿真结果表明该方法能够在低信噪比下实现信号的快速捕获,而且实现的复杂度较低.     

基于块处理的扩频信号实时捕获及其FPGA实现

块处理方法实现扩频信号的捕获因其运算量巨大到目前为止多用于软件接收机中.本文从扩频信号的实时捕获出发,研究了块处理技术及其结构,设计了基于块处理技术的扩频信号捕获的总体实现方案和各个功能模块,详细介绍了其实现方法并用FPGA给予实现.并给出了实际运行结果.结果表明该设计能成功完成扩频信号实时快速捕获.