专利名称：一种用于高增益扩频通信系统的快速伪码捕获方法
技术领域：
本发明涉及一种具有低搜索计算量的快速伪码捕获方法，属于扩频通信技术领域。
背景技术：
在扩频通信系统中，伪码捕获是接收机解调信号需要进行的第一步处理，也是整个数字接收系统中计算复杂度最高、消耗硬件资源最多的一个环节。捕获的实质即在码相位域和频域进行二维搜索，通过与本地伪码和载波作相关运算，找到一个匹配度最高的码相位点和频偏点。高增益扩频通信系统是指具有大扩频增益的扩频系统。由于在高增益扩频通信系统中，待搜索的码相位点数极多，使得相应的搜索计算量极大，因而给快速伪码捕获带来了巨大的挑战。为此，各国学者提出了大量的伪码快速捕获技术以降低搜索计算量，使得接收机既能够快速捕获伪码，同时消耗的硬件资源也在可承受范围内，其典型代表有XFAST法、 DAM捕获法等。然而，上述各种捕获方法的本质都是以噪声性能换取搜索计算量性能，即在降低计算量的同时大幅抬高工作信噪比门限，因而在中低信噪比场合的应用严重受限。快速伪码捕获的另一类方法是降低搜索码相位分辨率，最优情况为每个chip只取1个采样点用于捕获，即单倍chip速率采样捕获法。该方法通过减少采样点来降低计算量，缺点在于所取采样点很可能偏离最佳采样点较远，导致该方法在中低信噪比条件下检测概率不高， 即噪声性能不理想。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有各类伪码捕获方法不能在保证噪声性能的同时降低搜索计算量的问题，提出一种适用于高增益扩频通信系统的快速伪码捕获方法。用于高增益扩频通信系统的快速伪码捕获方法的设计思想为从码相位域着手， 通过合并每个chip时间内所有待搜索码相位达到缩减待搜索二维不确定空间规模的目的，从而大幅度减小搜索计算量，实现在消耗较少硬件资源的条件下快速捕获伪码相位。本发明所述方法的主要操作是对采样所得数据在一个chip时间长度内进行分段求平均处理，再将平均处理所得数据与本地伪码作相关运算，按所得相关峰值判定是否捕获到信号。由于平均处理后每个chip对应一个样值点，上述基于数据分段平均处理的捕获方法与单倍chip速率采样捕获法具有同样低的搜索计算量，同时在噪声性能方面有较大的改善。因此，本发明所述方法既大幅缩减了搜索计算量，又最大限度的保证了噪声性能不退化，从而能够做到利用较少的硬件资源实现快速可靠的伪码捕获。本发明的具体实施步骤如下步骤1.将采样所得数据r(n)在一个chip时间长度内进行分段求平均处理，每R 个连续采样点分为一组并求均值，将所求均值构造为一个新的序列Α (η)；其中，R为接收机模数转换(ADC)采样速率与信号chip速率之比；
步骤2.将步骤1构造的新序列Γι (η)存储在序列存储器L中，转入步骤3 ；步骤3.利用本地PN码为抽头构造匹配滤波器，将序列存储器L的输出L (η)输入匹配滤波器，寻找匹配滤波器在一个伪码周期内的最大输出值Vmax，若Vmax > ΤΗ，转到步骤 5，否则转到步骤4 ；其中TH为预先设定的捕获门限值；步骤4.构造序列r2 (η)=巧(η) · exp (j2 π mRsnTc)(1)其中，Ιζ为扩频前符号速率，Tc为每个chip持续时间，m按如下顺序依次取值 {1,-1,2,-2,3,-3,... ,N, _N}，N按式(2)取值，dfmax为已知的最大频偏范围，round表示就近取整；
权利要求
1.一种用于高增益扩频通信系统的快速伪码捕获方法，其特征在于具体包括如下步骤步骤1.将采样所得数据r(n)在一个chip时间长度内进行分段求平均处理，每R个连续采样点分为一组并求均值，将所求均值构造为一个新的序列A(Il)；步骤2.将步骤1构造的新序列A(Ii)存储在序列存储器L中，转入步骤3 ； 步骤3.利用本地PN码为抽头构造匹配滤波器，将序列存储器L的输出L (η)输入匹配滤波器，寻找匹配滤波器在一个伪码周期内的最大输出值Vmax，若Vmax >ΤΗ，转到步骤5，否则转到步骤4 ；其中TH为预先设定的捕获门限值； 步骤4.构造序列 r2 (η) = T1 (η) · exp (j2 η mRsnTc)其中，Rs为扩频前符号速率，Tc为每个chip持续时间，m按如下顺序依次取值{1，-1， 2，-2，3，-3，...，N，-N}，N按下式取值，dfmax为已知的最大频偏范围，round表示就近取整；
2.根据权利要求1所述的一种用于高增益扩频通信系统的快速伪码捕获方法，其特征在于所述步骤1中R为接收机模数转换采样速率与信号chip速率之比。
3.根据权利要求1所述的一种用于高增益扩频通信系统的快速伪码捕获方法，其特征在于所述步骤5中捕获成功时序列L (η)为步骤1得到的!^(η)，则搜索所得频偏值为0Hz。
4.根据权利要求1所述的一种用于高增益扩频通信系统的快速伪码捕获方法，其特征在于本发明所述方法的搜索计算量仅为直接捕获计算量的1/R。
全文摘要
本发明涉及一种具有低搜索计算量的快速伪码捕获方法，属于扩频通信中的伪码捕获技术领域。该方法从码相位域着手，通过合并每个chip时间内所有待搜索码相位达到缩减待搜索二维不确定空间规模的目的；其主要操作是对采样所得数据在一个chip时间长度内进行分段求平均处理，再将平均处理所得数据与本地伪码作相关运算，按所得相关峰值判定是否捕获到信号。由于平均处理后每个chip对应一个样值点，上述基于数据分段平均处理的捕获方法与单倍chip速率采样捕获法具有同样低的搜索计算量，同时在噪声性能方面有较大的改善。本发明能够利用较少的硬件资源实现快速可靠的伪码捕获。
文档编号H04B1/7093GK102394669SQ20111032855
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者安思宁, 崔诵祺, 詹天祥 申请人:北京理工大学