高动态接收机及其对北斗卫星信号b1频点的捕获方法_2

文档序号:9546000阅读:来源:国知局
限,则所述高动态接收机捕获到所述北斗卫星信号Bl频点的 信号。
[0036] 技术方案二的特点和进一步的改进为:
[0037] (1 (所述基带数据降采样模块,具体用于以2倍码速率信号为累加清零信号对所 述基带数据信号进行累加降采样,得到I、Q两路降采样基带信号。
[0038] (2)所述部分匹配滤波器模块具体包括:
[0039] 存储子模块,用于在基带数据双端口 RAM中存储五个码周期的I、Q两路降采样基 带信号,在码数据双端口 RAM中存储一个马周期的以N倍码速率采样的C/A码,其中,所述 基带数据双端口 RAM中存储的前两个码周期的I、Q两路降采样基带信号,用于对所述北斗 卫星信号Bl频点进行初捕获,所述基带数据双端口 RAM中存储的后三个码周期的I、Q两路 降采样基带信号,用于对所述北斗卫星信号Bl频点进行捕获确认;
[0040] 计算子模块,用于在相同时钟脉冲作用下,依次对应读出所述I、Q两路降采样基 带信号和所述以N倍码速率采样的C/A码,将所述I、Q两路降采样基带信号和所述以N倍 码速率采样的C/A码进行异或,并分段累加,得到所述M帧I、Q两路部分匹配滤波结果数 据,其中一帧I、Q两路部分匹配滤波结果数据对应一个1/N码片相位数据。
[0041] 本发明的有益效果为=PMF-FFT快捕方案是码相位串行、载波并行搜索,理论上一 个码周期即可估计出多普勒频率和码相位,工程实现捕获时间也很小;PMF-FFT快捕方案 步骤层次清晰,FPGA硬件实现复杂度低且资源使用较少、利用率高;PMF-FFT快捕方案,能 够有效克服高动态引起的较大的多普勒频移和频移变化率带来的捕获时间长、捕获困难等 缺点,适用范围领域更广。
【附图说明】
[0042] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0043] 图1为本发明实施例提供的高动态接收机对北斗卫星信号Bl频点的捕获方法流 程不意图;
[0044] 图2为本发明实施例提供的尚动态接收机的结构不意图;
[0045] 图3为本发明实施例提供的基带信号双端口 RAM数据读取示意图;
[0046] 图4为本发明实施例提供的C/A码双端口 RAM数据读取示意图;
[0047] 图5为本发明实施例提供的异或与累加-清零过程示意图;
[0048] 图6为奔放实施例提供的部分匹配滤波结果存储过程示意图。
【具体实施方式】
[0049] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例,都属于本发明保护的范围。
[0050] 本发明实施例提供一种高动态接收机对北斗卫星信号Bl频点的捕获方法,如图1 所示,所述方法包括如下步骤:
[0051] 步骤1,高动态接收机接收射频模拟信号,将所述射频模拟信号转换成数字中频信 号。
[0052] 具体的,射频前端将天线接收到的射频模拟信号经过变频、放大、滤波、A/D转换等 操作,转换成包含北斗信号成分的、频率较低的数字中频信号。
[0053] 步骤2,获取本地复制载波混频信号,将所述数字中频信号与所述本地复制载波混 频信号相乘,得到下变频基带信号。
[0054] 具体的,高动态接收机的下变频过程采用乘法器核完成,在核生成过程中可以设 置输出比特位数。
[0055] 步骤3,将所述下变频基带信号进行自适应量化位数转换,得到基带数据信号。
[0056] 其中,所述基带数据信号的比特位数少于所述下变频基带信号的比特位数。
[0057] 步骤4,以N倍码速率信号为累加清零信号,对所述基带数据信号进行累加降采 样,得到I、Q两路降采样基带信号,其中,N大于等于2。
[0058] 降采样不是采用常用的CIC (cascaded integrator comb,级联积分梳状)抽取滤 波,而是采用精确的累加降采样的方法来实现。
[0059] 步骤5,获取以N倍码速率采样的C/A码,在相同时钟脉冲的作用下,对所述I、Q两 路降采样基带信号和所述以N倍码速率采样的C/A码以帧为单位进行部分匹配滤波运算, 得到M帧I、Q两路部分匹配滤波结果数据。
[0060] 其中,M = TN,T为所述北斗卫星信号Bl频点在一个周期内发射的码个数;北斗 卫星信号BI频点的码速率为2. 046M/s,码周期为lms,所以在本发明实施例中M取值为 2046N。
[0061] 部分匹配滤波的实现是通过基带数据和C/A码数据起始读地址相对差来实现传 统匹配滤波器中的移位操作,即基带数据分别以递增的地址起点进行数据读出,C/A码以零 地址为起点对应读出,然后二者进行异或,并分段累加,从而完成部分匹配滤波器运算。
[0062] 步骤6,对由所述M帧I、Q两路部分匹配滤波结果数据构造的M帧复数数据I+jQ 分别做傅里叶变换,得到M帧复数数据的傅里叶变换结果。
[0063] 将I、Q两路部分匹配滤波结果存储并补零,"乒乓"读取部分匹配滤波结果,并将 复数I+jQ送FFT核进行运算。
[0064] 步骤7,设定捕获判决门限,并根据所述M帧复数数据的傅里叶变换结果,确定所 述M帧复数数据的傅里叶变换结果中最大峰值的幅度是否大于所述捕获判决门限;若所述 最大峰值的幅度大于所述捕获判决门限,则确定所述最大峰值对应的帧号和所述最大峰值 对应的频域频率及其对应的频率索引号,其中,所述帧号用于确定半码片码相位,所述频率 索引号用于确定多普勒频率。
[0065] 具体的,逐个对M帧数据FFT峰值进行比较,直到完成所有码相位FFT峰值择大操 作,用捕获判决门限确定FFT最大峰值所在的帧号(即半码片码相位)和频率索引号(以 此求得多普勒)。
[0066] 步骤8,按照所述最大峰值对应的半码片码相位和多普勒频率对第M+1帧、第M+2 帧、第M+3帧数据分别进行相位补偿和多普勒补偿,若所述第M+1帧、第M+2帧、第M+3帧数 据的I、Q两路部分匹配滤波结果数据对应的傅里叶变换结果中最大峰值的幅度均大于所 述捕获判决门限,则所述高动态接收机捕获到所述北斗卫星信号Bl频点的信号。
[0067] 本发明实施例还提供一种高动态接收机,所述高动态接收机用于在对北斗卫星信 号Bl频点进行捕获,如图2所示,所述高动态接收机包括:
[0068] 射频模块1,用于获取射频模拟信号,并将所述射频模拟信号转换成数字中频信 号。
[0069] 下变频模块2,用于获取本地复制载波混频信号,将所述数字中频信号与所述本地 复制载波混频信号相乘,得到下变频基带信号;
[0070] 自适应量化位数转换模块3,用于将所述下变频基带信号进行自适应量化位数转 换,得到基带数据信号。
[0071] 所述基带数据信号的比特位数少于所述下变频基带信号的比特位数。基带数据降 采样模块4,用于以N倍码速率信号为累加清零信号对所述基带数据信号进行累加降采样, 得到I、Q两路降采样基带信号,其中,N大于等于2。
[0072] 部分匹配滤波模块5,用于获取以N倍码速率采样的C/A码,在相同时钟脉冲的作 用下,对所述I、Q两路降采样基带信号和所述以N倍码速率采样的C/A码以帧为单位进行 部分匹配滤波运算,得到M帧I、Q两路部分匹配滤波结果。
[0073] 傅里叶变换模块6,用于对由所述M帧I、Q两路部分匹配滤波结果数据构造的M帧 复数数据I+jQ做傅里叶变换,
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