[發(fā)明專利]一種并行碼相位搜索裝置及實(shí)現(xiàn)并行碼相位搜索的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610109101.1
• 申請(qǐng)日: 2016-02-26
• 公開（公告）號(hào): CN107132553B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋揮師
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大唐半導(dǎo)體設(shè)計(jì)有限公司
• 主分類號(hào): G01S19/30
• 分類號(hào): G01S19/30
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 韓輝峰;李丹

本發(fā)明公開了一種并行碼相位搜索裝置及實(shí)現(xiàn)并行碼相位搜索的方法，包括：通過預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的跳變序列對(duì)接收到的來自乘法器的輸出乘積分別進(jìn)行相應(yīng)的跳變處理獲得相應(yīng)的跳變結(jié)果；對(duì)各跳變結(jié)果分別進(jìn)行相干累加處理獲得相應(yīng)的相干累加結(jié)果；將各相干累加結(jié)果分別進(jìn)行傅里葉反變換處理獲得相應(yīng)的時(shí)域內(nèi)的相關(guān)結(jié)果；對(duì)各時(shí)域內(nèi)的相關(guān)結(jié)果分別進(jìn)行取模處理獲得相應(yīng)的取模結(jié)果；比較所有取模結(jié)果獲得數(shù)值最大項(xiàng)，以此數(shù)值最大項(xiàng)所在的取模結(jié)果作為輸出進(jìn)行相位搜索。本發(fā)明技術(shù)方案中，通過相干累加處理降低了并行碼相位搜索的復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)了弱信號(hào)的相位搜索，并通過消除隨機(jī)跳變序列和比較取模結(jié)果修正了相干累加處理過程中出現(xiàn)的跳變。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號(hào)處理技術(shù)，尤指一種并行碼相位搜索裝置及實(shí)現(xiàn)并行碼相位搜索的方法。

背景技術(shù)

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)在人們的日常生活中發(fā)揮著越來越不可替代的重要作用，尤其在導(dǎo)航、定時(shí)、測(cè)繪等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。目前，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要包括美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GPS)、中國(guó)的北斗(BD)系統(tǒng)、俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)(GLONASS)，以及歐洲的伽利略(Galileo)系統(tǒng)。在中國(guó)和亞太地區(qū)，GPS和北斗系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛；而在俄羅斯，以GPS和GLONASS應(yīng)用較多。由于伽利略系統(tǒng)遠(yuǎn)未成熟，尚不可提供正式服務(wù)。利用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行定位、定時(shí)等業(yè)務(wù)時(shí)，首先需要捕獲到至少四顆可見衛(wèi)星的無線信號(hào)，通過捕獲的無線信號(hào)實(shí)現(xiàn)三維搜索算法，三維搜索算法包括：衛(wèi)星偽碼、碼相位和多普勒頻移。

常見的線性搜索方法按照一維、二維、三維的順序逐步搜索，耗時(shí)太長(zhǎng)。為了較少耗時(shí)，并行搜索方法得到了發(fā)展，例如、并行碼相位搜索算法，可明顯減小用時(shí)。圖1為現(xiàn)有的并行碼相位搜索電路原理圖，如圖1所示，當(dāng)數(shù)字中頻輸入信號(hào)分別與同相(I)支路和正交(Q)支路上第一頻帶的復(fù)制正弦和復(fù)制余弦載波信號(hào)混頻后，以同相和正交混頻結(jié)果的復(fù)數(shù)形式通過第一傅里葉變換單元進(jìn)行傅里葉變換獲得傅里葉變換結(jié)果；將傅里葉變換結(jié)果與本地碼共軛結(jié)果(復(fù)制粗捕獲(C/A)碼發(fā)生器產(chǎn)生的本地碼，將復(fù)制的本地碼經(jīng)第二傅里葉變換單元和復(fù)數(shù)共軛單元處理獲得本地碼共軛結(jié)果)通過乘法器相乘，將通過乘法器相乘獲得的乘積經(jīng)傅里葉反變換單元進(jìn)行處理獲得在時(shí)域內(nèi)的相關(guān)結(jié)果，將獲得的時(shí)域內(nèi)的相關(guān)結(jié)果通過取模單元進(jìn)行取模后檢測(cè)判斷并行碼相位信號(hào)是否存在。在完成了對(duì)當(dāng)前頻帶的搜索與檢測(cè)后，接收機(jī)接著讓載波數(shù)控振蕩器(NCO)進(jìn)行第二頻帶正弦載波和余弦載波復(fù)制，然后類似地完成對(duì)其他頻帶的搜索與檢測(cè)，這里，第一頻帶、第二頻帶、及其他頻帶的數(shù)值為并行碼相位搜索過程中使用的遍歷頻帶，為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)。在對(duì)同一個(gè)衛(wèi)星信號(hào)不同頻帶內(nèi)的搜索過程中，復(fù)制C/A碼的相位可保持不變，相應(yīng)地其傅里葉變換及其共軛值也保持不變。當(dāng)搜索另一個(gè)衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，接收機(jī)可讓C/A碼發(fā)生器復(fù)制相應(yīng)的另一個(gè)C/A碼，然后重復(fù)上述在各個(gè)頻帶中的信號(hào)搜索過程。

上述并行碼相位搜索算法只適用于較強(qiáng)的導(dǎo)航信號(hào)(數(shù)字中頻輸入信號(hào))，對(duì)較弱的導(dǎo)航信號(hào)上述并行碼相位搜索算法并不適用；這是因?yàn)?，?dǎo)航信號(hào)較強(qiáng)時(shí)信噪比較高(即噪聲較弱)；導(dǎo)航信號(hào)較弱時(shí)噪聲很強(qiáng)，即信噪比較低，強(qiáng)噪聲極大地干擾導(dǎo)航信號(hào)的搜索和捕獲，造成無法尋找到正確的導(dǎo)航信號(hào)。對(duì)于弱的導(dǎo)航信號(hào)(本文簡(jiǎn)稱為弱信號(hào))來說，通常采取增大相干積分長(zhǎng)度來提高搜索捕獲方案的信噪比，進(jìn)而提高搜索和捕獲方案的成功率，即增大上述方案中的相關(guān)器的運(yùn)算長(zhǎng)度N；但由于上述的傳統(tǒng)方案采用了離散傅里葉變換的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，而離散傅里葉變換操作擁有較大的復(fù)雜度，尤其對(duì)于長(zhǎng)度較大的變換序列來講。例如，對(duì)于較強(qiáng)信號(hào)，相關(guān)器長(zhǎng)度為1毫秒(ms)即可，而對(duì)于弱信號(hào)，長(zhǎng)度甚至可達(dá)數(shù)秒，至少也需達(dá)到數(shù)十毫秒，如40ms。綜上所述，上述并行碼相位搜索算法存在進(jìn)行弱信號(hào)搜索時(shí)復(fù)雜度過高，即上述并行碼相位搜索算法無法應(yīng)用于弱信號(hào)場(chǎng)景。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種頻率搜索的裝置及實(shí)現(xiàn)頻率搜索的方法，能夠降低傅里葉變換的復(fù)雜程度。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種并行碼相位搜索裝置，包括：消除隨機(jī)跳變單元、相干累加器、傅里葉反變換單元、取模單元和比較選擇單元，