[發(fā)明專利]一種高動(dòng)態(tài)下直擴(kuò)MSK信號(hào)的二維聯(lián)合捕獲方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610406996.5
• 申請(qǐng)日: 2016-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107493117B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱唯唯;趙若冰;謝仁宏;芮義斌;郭山紅;李鵬;王芮;張家慶;陳倩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B1/7073
• 分類號(hào): H04B1/7073;H04B1/7075
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱寶慶

本發(fā)明提供一種高動(dòng)態(tài)下直擴(kuò)MSK信號(hào)的二維聯(lián)合捕獲方法，包括以下步驟：將中頻直擴(kuò)MSK信號(hào)經(jīng)接收轉(zhuǎn)換濾波器、下變頻、低通濾波、抽取處理，得到近似直擴(kuò)BPSK信號(hào)；對(duì)近似直擴(kuò)BPSK信號(hào)與本地碼進(jìn)行聯(lián)合捕獲，獲取碼相位誤差的估計(jì)值和多普勒頻偏的估計(jì)值；基于上述估計(jì)值對(duì)近似直擴(kuò)BPSK信號(hào)進(jìn)行多普勒補(bǔ)償后，后續(xù)可進(jìn)行精確的碼跟蹤和解擴(kuò)解調(diào)，獲取信息。本發(fā)明具有算法復(fù)雜度小、同時(shí)完成偽碼相位和多普勒頻偏捕獲、高動(dòng)態(tài)下估計(jì)誤差小等優(yōu)勢(shì)，非常適用于高動(dòng)態(tài)低信噪比的應(yīng)用環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)字通信技術(shù)，特別是一種高動(dòng)態(tài)下直擴(kuò)MSK信號(hào)的二維聯(lián)合捕獲方法。

背景技術(shù)

目前，擴(kuò)頻系統(tǒng)多采用BPSK、QPSK調(diào)制方式，但這兩種調(diào)制方式無(wú)法適用于存在嚴(yán)重非線性失真、多普勒頻移與多徑衰落的應(yīng)用環(huán)境。直擴(kuò)MSK通信系統(tǒng)同時(shí)具有擴(kuò)頻系統(tǒng)的低截獲性、多用戶隨機(jī)選址能力、抗干擾性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)和MSK信號(hào)的包絡(luò)恒定、頻譜利用率高、能量集中、旁瓣衰減快、帶外輻射功率低、對(duì)非線性失真不敏感等優(yōu)點(diǎn)，在戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈、民用航空地空數(shù)據(jù)鏈、導(dǎo)彈制導(dǎo)指令傳輸、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。所以，直擴(kuò)MSK信號(hào)在直擴(kuò)BPSK/QPSK信號(hào)無(wú)法適用的領(lǐng)域仍然具有很好的應(yīng)用前景。

經(jīng)典的MSK信號(hào)捕獲方法有兩種，一種是基于滑動(dòng)相關(guān)的碼捕獲，這種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、但捕獲時(shí)間很長(zhǎng)；另一種是基于匹配濾波的碼捕獲。這兩種方法的捕獲相關(guān)峰極易受多普勒頻偏的影響，顯然不適用于高動(dòng)態(tài)下的捕獲。

在高動(dòng)態(tài)的環(huán)境下，對(duì)多普勒頻偏最經(jīng)典的估計(jì)方法為非線性變換結(jié)合FFT，具體方法為將接收信號(hào)做平方或多次方的非線性變換，再根據(jù)信號(hào)FFT處理后頻譜峰值的索引求得頻偏估計(jì)值，然而此方法在低信噪比下無(wú)法工作。G.J.R.Povey等人首先提出基于數(shù)字部分匹配濾波器與FFT相結(jié)合(PMF-FFT)的捕獲模型，這種方法雖然在一定程度上緩解了多普勒頻偏對(duì)偽碼捕獲性能的影響，并且實(shí)現(xiàn)了偽碼相位和載波頻偏的二維捕獲，但是這種方法主要適應(yīng)于MPSK信號(hào)，并且多普勒頻偏的搜索范圍較小，高動(dòng)態(tài)環(huán)境下仍然不適用。近年來(lái)，陸續(xù)有學(xué)者提出差分捕獲、兩步捕獲等高動(dòng)態(tài)下的碼捕獲方法，但難以在低信噪比和估計(jì)精度間取得平衡。因而，如何在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下準(zhǔn)確、快速地完成擴(kuò)頻信號(hào)的偽碼相位和多普勒頻偏的聯(lián)合估計(jì)，成為直擴(kuò)MSK全數(shù)字接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高動(dòng)態(tài)下直擴(kuò)MSK信號(hào)的二維聯(lián)合捕獲方法，實(shí)現(xiàn)大多普勒頻偏下直擴(kuò)MSK信號(hào)的捕獲，使得直擴(kuò)MSK信號(hào)在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下，首先實(shí)現(xiàn)多普勒頻偏補(bǔ)償，在剩余頻偏不影響相關(guān)峰的情況下，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的碼捕獲。且在低信噪比下，可以獲得較高的檢測(cè)概率，同時(shí)取得較高的精度，以確保接收信號(hào)在進(jìn)入信號(hào)跟蹤(精同步)處理模塊之前就已得到較好的粗同步。

本發(fā)明包括以下步驟：

將中頻直擴(kuò)MSK信號(hào)經(jīng)接收轉(zhuǎn)換濾波器、下變頻、低通濾波、抽取處理，得到近似直擴(kuò)BPSK信號(hào)，

對(duì)近似直擴(kuò)BPSK信號(hào)與本地碼進(jìn)行聯(lián)合捕獲，獲取碼相位誤差的估計(jì)值和多普勒頻偏的估計(jì)值，

基于上述估計(jì)值對(duì)近似直擴(kuò)BPSK信號(hào)進(jìn)行多普勒補(bǔ)償和解擴(kuò)后，獲取信息，并通過(guò)MSK調(diào)制后發(fā)射；其中

聯(lián)合捕獲包括：

對(duì)近似直擴(kuò)BPSK信號(hào)與本地碼分別做延遲處理后卷積，在本地碼與近似直擴(kuò)BPSK信號(hào)對(duì)齊時(shí)，在卷積所得最大相關(guān)峰所在位置處獲取碼相位誤差的估計(jì)值，由相關(guān)峰處信號(hào)的相位獲得多普勒頻偏的估計(jì)值。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，改變延遲樣點(diǎn)，獲取若干延遲后的近似直擴(kuò)BPSK信號(hào)與本地碼，并對(duì)同一延遲樣點(diǎn)下的兩個(gè)信號(hào)卷積，對(duì)獲取的所有的多普勒頻偏的估計(jì)值取平均值作為多普勒補(bǔ)償、解擴(kuò)的估計(jì)值。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，對(duì)卷積后獲取的多個(gè)相關(guān)峰的相位取平均值后獲取的多普勒頻偏估計(jì)值作為多普勒補(bǔ)償、解擴(kuò)的估計(jì)值。