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。     

基于修正码片波形的DS-UWB系统同步算法研究

提出一种基于修正码片波形自相关方案的DS-UWB系统同步算法;首先利用并行相关器组,采用等间隔码片波形能量累积的方法来修正本地相关码片波形模板首先获得系统的码片同步,然后在已知码片同步的基础上利用PN码滑动相关捕获方法获得系统的PN码同步;仿真结果表明,在系统用户数为5,扩频增益为9时,算法的同步时间为2.5μs,与"多径超宽带系统同步时间在ms级"的结论不同,该算法能够实现μs级的同步;该方法是一种能够适应UWB多径信道环境的行之有效的DS-UWB系统同步捕获算法。     

大频移低信噪比下长PN码快速捕获及其DSP实现

针对卫星导航定位系统中大多普勒低信噪比下长PN码快速捕获的难点，提出一种时频二维联合搜索快速捕获的改进方法，采用了合理的捕获策略和频域循环移位的多通道软切换，简化了捕获处理，利用多相结构的码相位搜索，降低了运算复杂度。该方法在TI公司TMS320C6416为核心器件的硬件平台上实现，仿真和实验结果表明其具有很好的捕获性能。     

正交码时分多子信道扩谱系统的伪码捕获技术

在提高无人机数据链的抗干扰能力优化问题的研究中,无人机信道存在多普勒频移问题.为解决上述问题,提出正交码时分多子信道扩谱系统.新系统与传统混合扩频系统相比,具有较强的抗干扰能力,使子信道伪码的快速捕获达到系统同步.无人机通信链路中,载体动态性引入的多普勒频移对正交码时分多子信道扩谱系统的收子信道伪码捕获造成了较大困难.在高动态多普勒存在的条件下,传统的伪码捕获方法捕获时间较长.针对正交码时分多子信道扩谱系统的特点,提出了一种改进的频域并行搜索算法,解决了高动态环境下多子信道伪码的快速捕获问题.仿真结果表明,改进方法与二维搜索法相比,在相同条件下伪码捕获时间大大缩短,实时性强且简单有效.     

时频域联合校正的PN码相干捕获算法

受多普勒频偏和本地时钟漂移的影响,接收信号中存在频偏且码字不同步。针对该问题,提出一种时频域联合校正的PN码相干捕获算法。从接收信号的循环平稳特性出发,进行载波频率和码字同步的联合校正,使校正后的信号与本地PN信号具有近似相干性。基于设计的相关特征函数,实现较长相关长度下的相干检测,完成PN码捕获。仿真结果表明,该算法在低信噪比、大频偏条件下,具有较高的检测概率。     

并行高采样实现PN码捕获的井下扩频测距方法

在扩频测距技术中,伪随机(Pseudo-Noise)码捕获时间长,扩频信号需要高带宽信道,井下多径效应还会引起PN码相位延迟,因而使得扩频测距技术难以在煤矿井下应用;为了将扩频测距技术应用于井下,设计了一种并行的PN码同步精测算法,利用FPGA高速的并行处理能力,开辟L-1条相位彼此相差一个PN码片的相关通道,在各相关通道中分别对扩频码调制的数字基带信号相关运算后进行高频率采样,大幅度提高了信号处理带宽,能够在粗同步的基础上直接得到更高的时间分辨率;仿真结果表明,所提出的方法能够抑制井下严重的多径干扰,能将测距PN码所占带宽限制在50 MHz以下而测距精度达到1 m以内,是适应煤矿井下特殊环境的一种高效扩频测距方法。     

基于全相位FFT的伪码捕获研究

为了快速捕获高动态直接序列扩频信号,文章基于全相位FFT(apFFT)设计了一种变换域伪码捕获方法,该方法利用apFFT的频率通道完成了对不同码相位上多普勒频偏的并行搜索,同时在apFFT的基础上,利用全相位时移相位差法进行频率校正,理论分析和仿真结果表明,相比于传统的FFT伪码捕获法,该方法在进行伪码搜索时,可完成对多普勒频高精度估计,并且该方法具有更强的抗噪性能,适用于存在强噪声且快速移动的复杂通信环境。     

基于频率通道软切换的扩频码快速捕获

讨论了大多普勒条件下时频二维搜索伪码捕获原理,并结合基于DSP的硬件实现平台,提出了一种基于FFT的频域串行-伪码并行捕获的改进方法,通过存储一个频点本地码匹配滤波器的傅立叶变换,采用频域循环移位的多通道软切换,简化捕获处理,缩短捕获时间,实验结果表明具有很好的捕获性能.     

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.     

GPS L5并行码相位捕获算法仿真分析

GPS L5信号是GPS现代化中一个新的民用信号。基于此,从Galileo信号及其捕获算法的简单分析引入GPS L5信号并行码相位搜索的研究,并对GPS L5信号的捕获进行仿真分析。通过研究表明,在GPS L5并行码信号捕获中,双信道并行码相位搜索算法的捕获能力最强但计算量最大。pilot channel并行码相位搜索算法的计算量与data channel并行码相位搜索算法的计算量相同,但捕获能力比双信道并行码相位搜索算法强。     

多径环境下直扩信号PN码捕获性能分析*

针对多径环境下极微弱动态长周期伪码直扩(DS-SS)信号的捕获问题,拓展了单径环境下基于部分相关值与功率谱累积平均相结合的捕获算法,提出了多径环境下直扩信号的伪码捕获算法。该算法通过部分相关,得到了反映多普勒频偏的正弦信号,然后将部分相关值的功率谱累积平均,从而达到在多径环境下检测微弱信号的目的。给出了基于该算法的多径直扩信号模型,分析了该算法在多径环境下的捕获性能,通过计算机仿真验证了多径环境下该算法的可行性,并对比了多径和单径环境下的捕获效果。     

伪卫星环境下的Galileo测试接收机通道结构设计

为了消除由于伪卫星测试环境下造成的远近效应,该文提出了一种基于SIC算法原理的伽利略测试接收机通道结构设计,利用伪卫星通道的跟踪结果生成强干扰信号用以抵消GPS和Galileo通道的输入信号的强干扰信号成分,并且伪卫星通道对较强的伪卫星信号使用1/8个周期的伪随机码做相关运算的方法,以牺牲9dB信噪比的代价使信号捕获时间大大缩短。Matlab仿真结果表明能很好地消除远近效应,并能加快伪卫星信号的捕获。     

GPS软件接收机信号捕获频率分辨率的研究

为了提高GPS软件接收机信号捕获的载波频率分辨率,在频域并行频率空间搜索捕获方法中,利用加大分析数据长度可以提高频率分辨率的优点,结合频域并行码空间搜索捕获方法,构成了一种混合搜索方法。仿真结果表明本方法在略微增加捕获时间的基础上提高了载波频率分辨率,保证了后续信号频率跟踪环节的准确性和快速性。     

基于FPGA的伪码快速搜索系统的研究与设计

针对基于CDMA导频的无源定位系统所涉及的伪码搜索问题,提出利用先验信息加快伪码搜索速度的策略;依照该策略重点完成了伪码搜索系统的FPGA设计;该设计通过一个时序控制模块较好地解决了PN码发生器与算术逻辑单元的协调配合、PN码的捕获与跟踪、算术逻辑单元的分时复用等技术问题;通过Quartus Ⅱ与ModelSim的联合仿真,验证了该策略及其在FPGA设计中的正确性,同时表明了系统在-20dB的高斯白噪声干扰下,进行伪码搜索的时间小于100 ms,码片同步精度小于1/8码片宽度。     

一种基于比特量化的GPS并行码捕获算法

针对GPS L1信号的软件接收机(SDR)的快速捕获问题,设计了GPS信号并行码相位搜索捕获的优化算法.首先分析了FFT并行码相位搜索捕获的理论模型,由本地C/A码功率谱频谱分布特点,使用前半频域范围内的信息,进行算法的初步优化;在此基础上采用比特量化方法量化数据信号,使单个计算机储存单元存储多路二进制量化数据,实现对多路数据的并行处理.实验证明改进的并行码相位搜索捕获算法极大地提高了捕获速度,是改进前的5倍,尽管有较少信号强度的衰减,但不影响捕获的正确性,实现了GPS信号的快速捕获.     

基于平均内积和相关判决函数的 DSSS信号伪码序列盲估计

针对已有扩频码估计方法计算复杂度高的问题,提出一种基于平均内积和相关判决函数的扩频码估计方法.首先采用窗长为伪码周期的滑动窗函数将信号划分为不重叠数据段,以各分段数据为行向量依次排列构造数据矩阵,并根据不同起始点条件下分段后所对应矩阵平均内积的最大值确定伪码同步起始点;然后在实现伪码同步的基础上,利用相关判决函数估计出伪码序列各码元与第1个码元之间的符号关系,从而实现伪码序列的盲估计;最后通过理论推导说明所提方法的有效性,并在相同的实验条件下分别给出该方法与基于特征分解、三阶相关的常见方法在扩频码估计的性能和计算量上的仿真对比.实验数据表明,在SNR\geqslant3$时,所提出的相关判决函数法可以得到准确的估计,且计算量相比特征分解、三阶相关法也大大降低了.