专利名称：基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获装置及捕获方法
技术领域：
本发明涉及的是一种宽带多输入多输出(MMO)系统的捕获装置，此外还涉及一种长伪随机序列的快速捕获方法。
背景技术：
扩频通信中，长伪码的快速捕获技术在一些实时性要求很到的应用中具有重要的实际意义。例如，在采用扩频体制的高速运载器无线电导航或遥测中需要对长伪码进行快速的捕获；另外，在采用长伪码扩频的地波导航中，也对长伪码的快速捕获提出了要求，特别是在处理地波导航中出现时变天波干扰时，长伪码的快速捕获显得尤为重要。但是，长伪码的快速捕获，一直是扩频通信中的难点，人们提出的多种伪码捕获算法，实质上都是本地伪码与接收信号之间的滑动相关，这在长伪码快速捕获应用中面临着两方面的难题首先， 传统的捕获方法中，需要在很大的相位范围内对当前相位进行搜索，这种搜索往往需要很长的时间，很难实现快速捕获，因而跟踪不上快速变化的信号；其次，对于现有的快速捕获方法，其运算复杂度过高，很难用硬件或软件实现。因此，迫切需要寻找一种快速的低复杂度的伪码捕获方法。滑动相关检测是一种最简单、最实用的捕获方法，采用与发射端频率有差别的时钟来驱动本地码(码型已知)，由于时钟差，引起接收信号与本地产生的伪随机码的相对滑动。滑动过程中码不重叠时，相关器输出噪声，当两码接近重合或重合时，有相关峰值出现，经包络检波、积分后输出脉冲电压。当输出的脉冲电压超过门限时，表示已检测到码位同步，于是停止搜索转入跟踪状态。图I是滑动相关捕获的原理图。在长伪码捕获时，滑动相关方法需要在很大的范围内进行滑动搜索，所以这将耗费很多时间，这是我们所不希望的。基于此提出了一种采用迭代消息传递算法(IMPA)来实现伪码快速捕获的方法，这种算法是基于因子图的思想，根据伪随机码自身存在的约束关系，建立因子图模型，然后利用软信道初始信息在因子图上执行消息传递算法，通过迭代处理，得到本地对接收序列的最大后验估计，并据此生成本地码，从而完成伪随机码的捕获。可以看出这种方法不需要对本地码片进行滑动，而只需通过对接收信息执行一种算法估计，来得到当前码片的相位，这是一种典型的迭代检测方法，该方法因其捕获时间短、实现复杂度低而受到人们的广泛关注。图2是迭代捕获原理图。由于迭代检测的优异特性，使得基于迭代检测的扩频码快速捕获方法在性能和速度上都取得了令人满意的结果。但是，这种方法存在着一定的问题在信噪比比较低的情况下，信号衰落严重，误码率较高，这样就导致捕获时间增加，因此，还需要对迭代捕获算法进行一定的改进。
发明内容
本发明的目的在于体提供一种能够改善在信噪比很低的情况下，无法捕获信号、性能差等问题的基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获装置。本发明的目的还在于提供一种基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获方法。本发明的目的是这样实现的本发明的基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获装置主要包括最大合并比模块、迭代译码模块和信息解调模块；发射信号通过发射天线到达接收端，接收端的多根天线接收到的信号送入到最大比合并模块，对所述信号进行最大比合并运算，将多路信号合并成一路信号；最大比合并模块将合并后的信号交给迭代译码模块，对合并后的信号进行迭代译码，对信号进行迭代消息传递算法处理，得到判决矩阵，将判决矩阵进行向量选择运算，得到伪码的最终向量状态和位置，恢复出本地伪码，将恢复出的本地伪码与接收到的信号 进行自相关运算，得到的相关值与门限值进行比较，超过了门限值则判定捕获成功，否则再对下一段数据模块进行迭代伪码捕获过程，一直到成功捕获到信号为止；将捕获到的信号送到信息解调模块，得到发射端的信号。本发明的基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获装置还可以包括序列的发生装置，所述序列的发生装置是由两个互为镜像的m序列发生器、存储器和序列合成器组成；所述镜像是指对于任何一个m序列生成多项式g(D)，都有其对应的生成多项式
g(R\D) = IT氓(I)与之对应，能够产生顺序完全相反的m序列，即镜像序列；状态向量完成
对两个互为镜像的m序列发生器初始化，然后m序列发生器分别按照两个方向产生m序列，两个方向m序列产生的长度由状态向量在序列中的位置决定，最后由合成器合成固定长度的m序列。本发明的基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获方法为由最大合并比模块、IMPA模块和信息解调模块构成基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获装置；(I)发射信号通过发射天线到达接收端，接收端采用多根天线进行接收，接收端将接收到的信号送入到最大比合并模块，对信号进行最大比合并运算，将多路信号合并成一路 目号;(2)最大比合并模块将合并后的信号交给迭代译码模块，对合并后的信号进行迭代译码，对信号进行迭代消息传递算法处理，得到判决矩阵；(3)将判决矩阵进行向量选择算法，得到伪码的最终向量状态和位置，恢复出本地伪码；(4)将恢复出的本地伪码与接收到的信号进行自相关运算，得到的相关值与门限值进行比较，超过了门限值则判定捕获成功，否则再对下一段数据模块进行步骤(2)、(3)所述的迭代伪码捕获过程，一直到成功捕获到信号为止；(5)将捕获到的信号送到信息解调模块，得到发射端的信号。步骤⑴所述的将接收到的信号进行最大比合并采用如下方法来实现(I)宽带多天线系统中，有K根发射天线和L根接收天线，并且信道是平坦衰落的，LXK维接收信号向量表示为y = Hws+n，其中y是接收信号向量、H是信道矩阵、w是发射权向量、s是发射信号、η是信道噪声向量；(2)根据最大比合并的原理来合并接收到的向量，运用LXl的接收权向量V =Hw ;经过最大比合并算法的接收信号为
权利要求
1.基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获装置，主要包括最大合并比模块、迭代译码模块和信息解调模块；其特征是发射信号通过发射天线到达接收端，接收端的多根天线接收到的信号送入到最大比合并模块，对所述信号进行最大比合并运算，将多路信号合并成一路信号；最大比合并模块将合并后的信号交给迭代译码模块，对合并后的信号进行迭代译码，对信号进行迭代消息传递算法处理，得到判决矩阵，将判决矩阵进行向量选择运算，得到伪码的最终向量状态和位置，恢复出本地伪码，将恢复出的本地伪码与接收到的信号进行自相关运算，得到的相关值与门限值进行比较，超过了门限值则判定捕获成功，否则再对下一段数据模块进行迭代伪码捕获过程，一直到成功捕获到信号为止；将捕获到的信号送到信息解调模块，得到发射端的信号。
2.根据权利要求I所述的基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获装置，其特征是还包括序列的发生装置，所述序列的发生装置是由两个互为镜像的m序列发生器、存储器和序列合成器组成；所述镜像是指对于任何一个m序列生成多项式g (D)，都有其对应的生成多项式= //kg)与之对应，能够产生顺序完全相反的m序列，即镜像序列；状态向量完成对两个互为镜像的m序列发生器初始化，然后m序列发生器分别按照两个方向产生m序列，两个方向m序列产生的长度由状态向量在序列中的位置决定，最后由合成器合成固定长度的m序列。
3.一种基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获方法，其特征是包括如下步骤 (1)发射信号通过发射天线到达接收端，接收端采用多根天线进行接收，接收端将接收到的信号送入到最大比合并模块，对信号进行最大比合并运算，将多路信号合并成一路信号; (2)最大比合并模块将合并后的信号交给迭代译码模块，对合并后的信号进行迭代译码，对信号进行迭代消息传递算法处理，得到判决矩阵； (3)将判决矩阵进行向量选择算法，得到伪码的最终向量状态和位置，恢复出本地伪码； (4)将恢复出的本地伪码与接收到的信号进行自相关运算，得到的相关值与门限值进行比较，超过了门限值则判定捕获成功，否则再对下一段数据模块进行步骤(2)、(3)所述的迭代伪码捕获过程，一直到成功捕获到信号为止； (5)将捕获到的信号送到信息解调模块，得到发射端的信号。
4.根据权利要求3所述的基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获方法，其特征是步骤(I)所述的将接收到的信号进行最大比合并采用如下方法来实现 (1)宽带多天线系统中，有K根发射天线和L根接收天线，并且信道是平坦衰落的，LXK维接收信号向量表示为y = Hws+n，其中y是接收信号向量、H是信道矩阵、w是发射权向量、s是发射信号、η是信道噪声向量； (2)根据最大比合并的原理来合并接收到的向量，运用LXl的接收权向量V= Hw ;经过最大比合并算法的接收信号为S = VHy = WhHhHWS + WhHhH 其中(《^表示共轭转置； 接收端和发射端都具有理想的信道矩阵，W选择为半正定矩阵HhH的最大特征值λ_对应的标准正交特征向量；对于一个X进制的调制系统，得到的最大输出信噪比表示为
5.根据权利要求3或4所述的基基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获方法，其特征是步骤(2)所述的迭代译码采用如下方法实现 (1)设信道为加性高斯白噪声信道，经过信道的接收信号为
全文摘要
本发明提供的是一种基于宽带多天线系统的伪码迭代捕获装置及捕获方法。主要包括最大合并比模块、迭代译码模块和信息解调模块；发射信号通过发射天线到达接收端，接收端的多根天线接收到的信号送入到最大比合并模块，将多路信号合并成一路信号；最大比合并模块将合并后的信号交给迭代译码模块，对合并后的信号进行迭代译码，得到判决矩阵，由判决矩阵得到伪码的最终向量状态和位置，恢复出本地伪码，将恢复出的本地伪码与接收到的信号进行自相关运算，得到的相关值与门限值进行比较；将捕获到的信号送到信息解调模块，得到发射端的信号。本发明可以明显改善低信噪比环境下的捕获性能，提高信号的捕获概率。
文档编号H04B7/04GK102647215SQ20121010432
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者徐定杰, 李欣, 殷波, 熊晔, 王伟, 王咸鹏, 郝燕玲, 马跃华 申请人:哈尔滨工程大学