[發(fā)明專利]快速捕獲寬帶載波信號的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110002622.4
• 申請日: 2011-01-07
• 公開（公告）號: CN102122971A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙宇玲;李曉松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所
• 主分類號: H04B1/7075
• 分類號: H04B1/7075;H04B1/7085
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于主要應(yīng)用于完成雙通道或單通道跟蹤接收機，利用傅立葉變換(FFT)算法實現(xiàn)寬帶載波快速捕獲的實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

目前，跟蹤接收機載波捕獲、跟蹤都是采用快速傅立葉變換(FFT)算法實現(xiàn)的，希望在低信噪比條件下，實現(xiàn)對寬帶信號的快速捕獲，這就挑戰(zhàn)了跟蹤接收機中FFT運算的速度、精度和范圍。現(xiàn)有技術(shù)主要是利用三種方法實現(xiàn)的：一種是利用現(xiàn)場可編程門陣列芯片(FPGA)內(nèi)嵌的IP核，并借助其豐富的資源實現(xiàn)FFT運算，但是FPGA沒有實現(xiàn)真正意義上的浮點運算，定點運算會降低FFT精度，且定點數(shù)動態(tài)范圍小，容易溢出，同時FFT的運算長度對FPGA內(nèi)存儲器空間要求高?，F(xiàn)有的IP核配置性也不夠靈活；第二種方法是利用擅長高速運算的通用數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)FFT運算，但是DSP的存儲器極大的限制了FFT的運算長度，并且DSP串行處理模式也影響了FFT運算速度。第三種方法是采用專用的FFT處理芯片，雖然速度能達(dá)到要求，但其可擴(kuò)展性差。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有跟蹤接收機中FFT實現(xiàn)方法存在的上述不足，本發(fā)明提出一種簡單靈活，易于擴(kuò)展，F(xiàn)PGA+DSP對寬帶低信噪比載波快速捕獲的FFT算法的實現(xiàn)方法。以提高跟蹤接收機捕獲靈敏度。

本發(fā)明的上述目的可以通過以下措施來達(dá)到：一種快速捕獲寬帶載波信號的方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)在可編程門陣列芯片(FPGA)內(nèi)，設(shè)計至少一個數(shù)字頻率合成器(DDS)，至少一個存儲器(FIFO)和一個環(huán)路濾波器(LPF)，DDS用以合成不同頻率的本振信號，并利用DDS對輸入信號進(jìn)行下變頻和設(shè)置頻率控制字，F(xiàn)IFO用于采集并存儲下變頻后的信號，F(xiàn)IFO由DSP控制，LPF在閉環(huán)時，對下變頻后的信號濾波，從而調(diào)整DDS的頻率；

(2)根據(jù)信噪比要求和信號帶寬，在DSP內(nèi)設(shè)置FFT運算長度N，將信號帶寬分為M段并計算各段中心頻率對應(yīng)的控制字，用于向FPGA多次預(yù)置不同本振頻率fi，利用相關(guān)函數(shù)設(shè)計FFT運算程序及相關(guān)邏輯控制程序，用以進(jìn)行狀態(tài)查詢和啟動FIFO讀寫控制信號等工作；

(3)運用FFT運算程序，結(jié)合預(yù)置本振頻率計算多普勒值，將運算結(jié)果送至FPGA內(nèi)載波環(huán)，DSP實時查詢載波環(huán)狀態(tài)，在環(huán)路未鎖定時，反復(fù)進(jìn)行FFT循環(huán)運算，環(huán)路鎖定則進(jìn)入跟蹤狀態(tài)。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果：

易于擴(kuò)展。本發(fā)明基于FPGA+DSP的FFT實現(xiàn)方法，可以有效利用FFT內(nèi)豐富的邏輯資源和存儲器資源，在資源允許的情況下，設(shè)置存儲器深度為N，根據(jù)需要可以選擇進(jìn)行N點，N/2點，N/4…不同深度的FFT，深度由DSP設(shè)置。在FFT運算過程中，利用DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS軟件的波形觀察工具進(jìn)行實時溢出判斷和移位選擇擴(kuò)展動態(tài)范圍。

簡單靈活。在所述的FFT運算中，運算長度N可靈活變化，根據(jù)跟蹤接收機的捕獲靈敏度計算出最低多普勒分辨率，結(jié)合采樣率即可得出最小長度N，N同時決定FIFO的最小深度。

在DSP內(nèi)進(jìn)行FFT運算，充分發(fā)揮DSP庫函數(shù)豐富，精度高優(yōu)勢，避免了FFT運算倒序等復(fù)雜工作。M次FFT處理在DSP中只要使用一個簡單的循環(huán)語句，就可以靈活有效的實現(xiàn)FFT運算，使跟蹤接收機在低信噪比條件下，實現(xiàn)對寬帶信號的快速捕獲。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明提出的FPGA+DSP系統(tǒng)組成示意圖。

圖2是本發(fā)明DSP程序的控制流程框圖。

具體實施方式

參閱圖1。在以下實施例中，實現(xiàn)寬帶載波快速捕獲的FFT算法的實現(xiàn)是由設(shè)計在FPGA內(nèi)的數(shù)字信號處理模塊和DSP內(nèi)的控制程序聯(lián)合實現(xiàn)的。

在可編程門陣列芯片(FPGA)內(nèi)，設(shè)計一個數(shù)字頻率合成器(DDS)用以合成不同頻率的本振信號，并利用其對輸入信號進(jìn)行下變頻，DDS的頻率控制字由DSP設(shè)置；設(shè)計一個大容量存儲器(FIFO)，用于采集下變頻后的信號，F(xiàn)IFO由DSP控制；設(shè)計一個環(huán)路濾波器(LPF)，LPF在閉環(huán)時，對下變頻后的信號濾波，從而調(diào)整DDS的頻率，LPF的開環(huán)閉環(huán)信號由DSP控制。實施時也可以設(shè)計兩個DDS，一個專用于下變頻DDS，一個專用于載波環(huán)DDS時，這種情況下不必對DSP環(huán)路進(jìn)行開環(huán)閉環(huán)控制。