[發明專利]一種星載擴頻接收機及其提高載波捕獲精度的方法

有效

• 申請號: 201310390803.8
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103441777A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 秦奮;高磊;郝占炯
• 申請（專利權）人: 上海航天測控通信研究所
• 主分類號: H04B1/69
• 分類號: H04B1/69;H04L25/02;H04B7/185
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及載波捕捉精度的信號處理方法，尤其涉及一種“粗捕后估計”的星載擴頻接收機提高載波捕獲精度的方法及星載擴頻接收機。

背景技術

隨著航天測控通信技術的發展，擴頻測控系統在星地測控系統中起著關鍵作用,其核心是將偽碼測距、偽碼擴頻、碼分多址等數字通信技術引入到航天測控系統中,實現對衛星的遙控、遙測、跟蹤、測距、測速等功能,完成測控任務,同時靠碼分多址實現多地面站并發測控通信。

擴頻測控系統包括上行鏈路和下行鏈路兩部分，其中，上行鏈路是由地面測控站發送多通道擴頻信號，穿越大氣層，到達星載擴頻接收機；下行鏈路即星上發射鏈路，是由星載擴頻發射機發送多通道擴頻信號，穿越大氣層，到達地面測控站。

星載擴頻接收機，作為擴頻測控系統上行鏈路的重要部分，包括一路遙控通道和多路測距通道，遙控通道和測距通道相互獨立，碼分多址，共用同一載波。擴頻通信使用的擴頻碼，也可稱為偽碼，擴頻接收機的接收處理過程，首先將從天線輸入的射頻信號經過低噪聲放大器、射頻混頻器和濾波器，將射頻信號變頻到中頻后，通過自動增益控制（AGC，Auto?Gain?Control）輸出給ADC(Analog-to-Digital?Converter)采集器。之后，對ADC采集器采集的中頻數字信號，采取擴頻碼-載波快速捕獲，這一過程稱為“粗捕獲”，快速捕獲單元將有一定誤差的捕獲結果，即載波頻率和擴頻碼相位提供給跟蹤環路；跟蹤環路實現“細捕獲”，完成精確跟蹤，輸出基帶數據，建立星地測控通信的上行鏈路。

擴頻接收機在完成“粗捕獲”過程中，如果載波頻率和擴頻碼相位的精確度能夠提高，那么將縮短后續“細捕獲”跟蹤環路的響應時間，加快建立星地測控通信鏈路。

因此，為了提高多通道擴頻接收機進入“細捕獲”前載波頻率的準確度，本發明提出了一種星載擴頻接收機提高載波捕獲精度的方法，即本發明在“粗捕獲”與“細捕獲”過程之間，加入“粗捕后處理”這一環節，用三角插值的方法估計更為準確的捕獲頻率。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明旨在提供一種能夠提高多通道擴頻接收機進入“細捕獲”前載波頻率準確度的星載擴頻接收機提高載波捕獲精度的方法。

為了實現上述目的，本發明提供了一種星載擴頻接收機提高載波捕獲精度的方法，從而提高捕獲性能和縮短細捕獲時間，具體包括如下步驟：

（1）數字下變頻：中頻處理機的快速捕獲單元在星載擴頻接收機載波頻率的搜索范圍中選取一個本地中頻載波頻率，并以此生成I、Q兩路載波，與星載擴頻接收機接收到的一中頻數字信號進行數字下變頻，將中頻數字信號變頻至零中頻附近的I、Q正交信號；

（2）時域并行快速捕獲：先對本地I、Q正交信號進行內插抽取，接著進行快速傅立葉變換（FFT，Fast?Fourier?Transform）處理，與本地偽碼的FFT共軛結果進行復數乘法，并對復數乘法結果進行快速傅立葉逆變換(IFFT，Inverse?Fast?Fourier?Transform)處理，求得時域各個擴頻碼相位的相關值；

（3）設計門限檢測判決：對求得的時域各個擴頻碼相位的相關值進行最大值選取，并計算噪聲均值的模方取大過程，根據相關值最大值和噪聲均值的比值進行門限檢測判決，從而判定是否在某處擴頻碼相位上存在大于噪聲均值的相關值，并判定為捕捉到信號；

（4）載波頻率搜索的遍歷：當在該載波頻率上有一個擴頻碼相位的相關值通過門限檢測判決時，則說明捕獲到擴頻信號，則進入步驟（5）；當未通過信號判決門限時，則說明未成功捕獲到擴頻信號，在載波頻率的搜索范圍中以Δf為間隔選取下一個本地載波頻率，并重復步驟（1）至步驟（4），直至所有本地載波頻率范圍依次搜索完成；

（5）粗捕后估計：在某一頻率f_i上的某個擴頻碼相位上，快速捕獲單元搜索到信號，且快速捕獲單元向粗捕后估計提供若干捕獲計算結果，并通過一估計算法對所述捕獲計算結果估計得出較準確的頻率值。

較佳地，所述捕獲計算結果包括：

a、頻率f_i上該擴頻碼相位的相關值Corr_i；

b、相鄰頻率f_i+1的f_i+Δf上該擴頻碼相位的相關值Corr_i+1；

c、相鄰頻率f_i-1的f_i-Δf上該擴頻碼相位的相關值Corr_i-1。