微弱北斗信号捕获算法优化

恶劣环境中北斗卫星信号强度往往低于-133dBW,单周期捕获算法积分时间较短无法完成捕获,传统多周期捕获算法受二次编码和数据位翻转的影响易造成相关损失,限制积分时间的增长。半比特捕获方法虽能避免导航信息带来的位翻转,但是不能克服二次编码引入的位翻转;补零方法能够克服所有位翻转,但是不能实现长时间积分;树形算法通过尝试一定长度码片的所有可能符号组合,虽然能够有效延长积分时间,但随着码片数量的增加计算量呈指数上涨。针对北斗卫星信号中相干积分的时间受二次编码符号组合的限制问题,提出一种新的串并结合的算法,首先在一个周期的主码上进行串行搜索得到主码相位,而后在整周期二次编码上并行搜索确定二次编码的相位和多普勒频偏,达到延长相干积分时间实现微弱北斗信号捕获的目的,仿真证明在设定捕获阈值4dB时算法仍能够捕获-150dBm的信号。     

高灵敏度GPS导航算法分析

为了实现在室内和城市等低信噪比环境下的全球定位系统(GPS)导航,介绍了导航终端捕获卫星信号的基本原理。分析了相干积分算法、非相干积分算法、差分相关算法和圆周相关算法4种主要的卫星捕获算法,在此基础上提出了相干积分算法结合差分相关算法的高灵敏度GPS导航芯片设计方案。通过仿真分析,该芯片能够在15 dBHz的低载噪比环境下实现对卫星信号的正常捕获。     

微弱扩频信号捕获的积分时间延拓技术

相对于普通扩频接收机,微弱扩频信号捕获需要更长的积分时间以获得处理增益。然而,伪码多普勒频偏导致能量不能在一个码相位上持续积累,限制了积分时间的进一步增加。为此,提出了一种扩频信号捕获时间延拓技术,增加了扩展积分单元,通过对扩展积分结果进行路径搜索,从而有效地减少了码多普勒引起的相位滑动对相关运算积分时间的限制。仿真和实测结果表明所提技术突破了传统全球导航卫星系统( GNSS)捕获算法的积分时间上限,提高了系统灵敏度。针对带内信噪比低于-50 dB的GPS L1 P码捕获,给定硬件资源约束和5 kHz多普勒范围,算法的捕获概率优于传统算法约3 dB。     

基于差分码和块处理方法的GPS信号快速捕获算法

综合时域滑动相关法、差分匹配滤波器算法和基于块处理的频域捕获算法等三种方法各自的优点,提出了一种新的基于差分C/A码和块处理方法的GPS信号时域捕获算法,在不损失处理增益的前提下既加快了捕获速度,又降低了资源消耗,实现了捕获时间和资源占用二者的最佳结合。实验结果表明此算法是行之有效的。     

基于频域差分的“北斗”三号信号快速捕获算法

针对“北斗”三号导航信号快速捕获问题,提出了一种能够克服“北斗”三号信号中Neuman-Hoffman(NH)码跳变并提高“北斗”三号导航卫星信号B1I频点信号信噪比的快速捕获算法。该算法基于频域差分非相干的部分匹配滤波和快速傅里叶运算（Fast Fourier Transform,FFT）算法,利用加窗和补零的方式提高FFT的频点分辨率并抑制扇贝损失,通过频域差分的方式弥补相干积分时间短和非相干平方损失带来的信噪比不足。理论分析和仿真实验证明,该算法优于传统非相干积分,能实现“北斗”三号信号的快速捕获。     

基于平均相关和差分相干累积的微弱GPS C/A码信号精密捕获算法

针对弱信号条件下GPS C/A码捕获问题,提出一种基于平均相关和差分相干累积的码捕获算法。首先,引入相干能量最大值与第二大值的比值作为判决变量,仿真了各种捕获算法的虚警概率得到最佳的判决门限;然后,通过设置的判决门限获得不同多普勒频率偏差及信噪比条件下的检测概率;最后,比较了所提差分相干累积算法、相干非相干累积算法以及非相干累积算法的捕获灵敏度。仿真实验表明,在相同接收数据长度的情况下,采用差分相干累积算法比其他2种算法提高捕获灵敏度约2 dB。     

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。     

低载噪比下P码接收精频测量新算法及性能分析

GPS信号的P码码速率是C/A码的10倍,所以捕获时搜索相同时长的码相位需要做10倍点数的相关运算,相关运算通常用频域FFT实现,而硬件平台对FFT点数的限制使捕获得到的多普勒频率估计误差很大,因此C/A码的各种精频测量方法不能适用于低载噪比下的P码接收.本文针对P码的特性,在利用DFT相位差估计信号频率的基础上,提出了一种低载噪比下P码接收精频测量的新算法--差分相干法,并从理论和蒙特卡罗仿真两方面分析、比较了该算法与传统算法的性能,证明了本文算法能够兼顾接收机系统的实时性和精频测量精度的要求.     

基于DS扩频信号的自适应门限双积分滑动相关捕获算法

提出了一种基于直接序列扩频信号的双积分滑动相关捕获算法,同时使用两组相关器联合进行码相位的捕获,捕获的门限采用CAFR(常虚警率)自适应控制方式。文中给出了这个捕获方案的数学模型,并进行了具体分析。实验表明,利用FPGA实现这种捕获算法,不仅具有较高的性价比,而且衡量PN码捕获的最关键指标——平均捕获时间也大大少于常规捕获方法。     

一种面向短时突发信号的高精度同步方案设计

针对短时突发通信存在捕获时间长、算法复杂度高、资源开销大等问题,文中设计了一种高精度同步方案。该方案自定义收发双方帧结构,采用独特码差分匹配算法实现信号检测和帧同步,并采用基于导频累积量的前向估计算法实现频偏估计和校正。为兼顾频偏估计精度和算法复杂度,对独特码采用滑动相关算法实现初始相位捕获,使系统结构紧凑,更加适合FPGA硬件实现。理论分析和软件仿真表明,该方案在低信噪比和高动态范围条件下具有较好的接收性能,频率估计精度能够达到符号速率的万分之一。文中同时进行了硬件协同仿真与验证,并给出了相应的仿真波形。     

一种基于北斗信号的星载双站SAR成像频率同步的方法

针对基于北斗信号的星载双站SAR成像频率同步误差,提出一种在高噪声情况下新的频率同步方法。以北斗卫星直达波信号为同步信号源建立同步通道,使用单周期积累的扩频信号优化时频捕获算法得到较精确伪码时延,在码同步后使用已知时延的多周期积累的时频捕获算法获到频率误差。连续10次计算机仿真在SNR=-50db的高噪声环境下频率误差均不超过1.5Hz。     

基于GPS软件接收机平台的弱信号捕获算法研究

为了解决GPS弱信号的捕获问题,以GPS软件接收机为平台,首先建立了消除考虑多普勒频移对码片传输影响的精确GPS信号模型;在此基础上,采用了一种相干/非相干积分相结合的改进型块数据捕获算法实现了对弱信号的有效捕获。该算法综合考虑了非相干积分引起的噪声影响,并提出一种易于工程实现的非相关积分损耗补偿方法。最后,通过一组实测数据,验证了改进的相干/非相干相结合捕获算法,补偿了由于非相关积分带来的积分损耗,能够有效地实现对弱信号的捕获。     

基于PSWF的非正弦时域正交调制信号的同步方法

该文针对基于PSWF的非正弦时域正交调制信号同步困难的问题,通过分析调制信号的脉冲序列特征,提出了一种基于辅助序列的同步方法。采用Barker码调制0阶基带时限PSWF脉冲设计具有单峰值特性的辅助序列。同步捕获时,先采用滑动相关捕获法将同步大致位置快速定位于一个小的搜索区间,再采用MAX/TC算法在这个小的搜索区间内进行准确捕获并验证正确性。理论推导了AWGN条件下的同步捕获性能,仿真结果表明,该同步方法可行,且在低信噪比条件下具有较好的捕获概率。     

基于位同步点未知的GPS长码直捕算法研究

基于位同步点未知的GPS长码直捕算法是基于存储的滑动相关搜索,并利用FFT将时频二维联合搜索变成时域一维搜索.同时,不考虑位同步点的因素,接收资源池只需存储一段接收序列,成倍地缩短了捕获时间且利于硬件实现.针对极性反转带来额外的信噪比损耗以及‘频谱泄漏'问题,简要提出了解决办法.仿真结果表明,多普勒频移为±3 kHz时,所带来的峰值衰减为2 dB左右,本地信号与接收信号对齐时出现明显的相关峰,较好地实现了捕获功能.     

基于FPGA的P码快速捕获模块设计

P码信号主要用于精确定位服务,比C/A码具有更强的抗干扰和保密能力,而复杂环境下弱信号捕获对灵敏度和时间指标提出了更高要求。从研究信号直接捕获算法角度出发,针对弱信号深入研究了基于快速傅里叶变换的频域伪码相位并行搜索的P码直接捕获算法的改进算法——重叠平均法,通过Matlab仿真实验,验证了算法的有效性,同时在现场可编程逻辑阵列中通过新设计思路,实现了该算法的捕获功能,且提高了硬件效率,减少了捕获时间。     

基于FPGA伪码快速捕获的优化设计

为了在扩频通信中实现伪码的快速捕荻,通过对相关积分包络算法的改进,对接收信号未知伪码进行相位搜索,完成了FPGA仿真验证,实现的伪码捕获具有结果误差小、捕获时间短、占用资源少等特点。     

智能天线辅助的PN 码同步捕获新方法研究

为有效解决强干扰环境下长PN 码的同步捕获问题,研究了基于自适应滤波器的PN 码同步捕获方法,给出了基于自适应滤波器权矢量范数的同步捕获判决准则,与传统的基于均方误差的判决相比,这种方法可以大幅提高判决的正确概率。在此基础上,研究了智能天线权值与PN 码同步联合捕获算法,并对其性能进行了计算机仿真验证,结果表明这种空时联合的捕获算法可以有效实现低SINR 环境下的长PN 码捕获。     

低轨卫星通信信号捕获方法与实现

低轨卫星通信信号特征码较短,在复杂星地信道条件下捕获难度大,而对低轨卫星通信信号的符号捕获同步是实现可靠通信的必要关键技术.基于此,研究了低轨移动通信卫星信号的捕获方法,并在滑动相关搜索技术的基础上进一步优化算法,增加了延迟共轭和基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的峰均比搜索两种...     

北斗软件接收机B1频点信号捕获算法研究

北斗MEO/IGSO卫星信号调制速率为1 Kb/s的NH码,在使用传统的并行码相位捕获算法时,并不一定能成功捕获到信号,这里使用一种改进的并行码相位捕获算法,并用基于曲线拟合的精捕获方法减小频率估计误差。仿真结果表明,改进的并行码相位捕获算法成功地捕获到了北斗MEO/IGSO卫星信号,并通过基于曲线拟合的精捕获算法减小了频率估计误差。     

一种CDMA2000系统的PN码初始捕获算法

文中依据CDMA2000物理层标准,提出了一种针对移动台下行同步的伪噪声（PN）码相位捕获算法。本算法利用部分匹配滤波（PMF）后进行快速傅里叶变换（FFT）实现对PN码相位的可靠捕获,可以应用于有较大的频率偏移和较低的接收信号导频信噪比（Pilot Ec／N0）的环境下。并进一步对算法进行了性能仿真验证,仿真结果证明了本文算法相对传统差分算法有更好的捕获性能。