[發(fā)明專利]一種基于FPGA的高速偽碼并行捕獲與跟蹤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910409844.4
• 申請(qǐng)日: 2019-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110113074B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王利平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
• 主分類號(hào): H04B1/69
• 分類號(hào): H04B1/69;H04B1/708;H04B1/7085
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于FPGA的高速偽碼并行捕獲與跟蹤方法。該方法是在對(duì)中頻輸入信號(hào)進(jìn)行高速并行采樣、并行數(shù)字下變頻及并行匹配濾波的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其通過(guò)并行偽碼捕獲、并行偽碼跟蹤等步驟完成。本發(fā)明已成功應(yīng)用在偽碼速率為200Mcps的擴(kuò)頻接收機(jī)中。采用前饋結(jié)構(gòu)，收斂速度快，傳輸速率高，適用于高速擴(kuò)頻系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線電測(cè)控和通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA的高速偽碼捕獲與跟蹤方法，該方法對(duì)寬帶擴(kuò)頻通信在航空測(cè)控等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。

背景技術(shù)

現(xiàn)代航空的通信環(huán)境和應(yīng)用對(duì)象日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)航空通信由于其帶寬小、數(shù)據(jù)速率低，不能滿足大量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)男枨螅诤娇疹I(lǐng)域發(fā)展的迫切需求，研制高速率、高可靠性的航空通信系統(tǒng)具有重要意義。高速擴(kuò)頻通信由于具有抗干擾性能強(qiáng)，保密性好，低截獲概率、傳輸速率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為一種非常重要的通信方式，并且其應(yīng)用越來(lái)越普及和廣泛。

傳統(tǒng)擴(kuò)頻系統(tǒng)中，由于偽碼速率低，偽碼捕獲一般采用串行搜索方式實(shí)現(xiàn)，即不斷地改變本地偽碼的相位，并在每個(gè)相位進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，判斷該相位是否同步；偽碼跟蹤是在多倍過(guò)采樣條件下利用二階環(huán)路濾波器采用反饋方式實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的偽碼捕獲跟蹤方法不適于高速并行實(shí)現(xiàn)、收斂速度慢，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于解決上述背景技術(shù)高速擴(kuò)頻通信系統(tǒng)接收端高速偽碼的捕獲與跟蹤問(wèn)題，提出一種基于FPGA的偽碼速率為200Mcps的偽碼并行捕獲與跟蹤方法。本發(fā)明具有收斂速度快、精度高、復(fù)雜度低、易于工程實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于FPGA的高速偽碼并行捕獲與跟蹤方法，包括以下步驟：

(1)對(duì)接收到的中頻擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行高速A/D并行采樣，得到采樣后的16路采樣信號(hào)并同步至FPGA的全局時(shí)鐘上；

(2)設(shè)計(jì)16路并行NCO，將16路并行NCO輸出信號(hào)分別與16路采樣信號(hào)一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行數(shù)字下混頻以及低通濾波，得到16路并行I、Q基帶信號(hào)；

(3)對(duì)步驟(2)得到的16路并行I、Q基帶信號(hào)分別進(jìn)行2倍降采樣、匹配濾波以及并串轉(zhuǎn)換，得到4倍符號(hào)速率4路并行的I、Q基帶信號(hào)；

(4)對(duì)步驟(3)得到的4路并行的I、Q基帶信號(hào)進(jìn)行4路并行偽碼捕獲與跟蹤，輸出偽碼捕獲與跟蹤后的信號(hào)和偽碼速率時(shí)鐘。

所述步驟(4)具體包括以下步驟：

(401)基于相關(guān)算法，將4路并行的I、Q基帶信號(hào)與本地偽碼分別進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到4路相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，并比較4路相關(guān)運(yùn)算結(jié)果的大小，得到最大相關(guān)峰xcorr_max和相關(guān)峰位置m_k，并將最大相關(guān)峰xcorr_max與閾值進(jìn)行比較，若大于閾值則輸出最大相關(guān)峰xcorr_max、相關(guān)峰位置m_k以及捕獲使能En＝1，否則，輸出捕獲使能En＝0；捕獲使能En＝1時(shí)對(duì)4路并行的I、Q基帶信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的時(shí)延，使其與最大相關(guān)峰xcorr_max以及相關(guān)峰位置m_k時(shí)序?qū)R；

(402)根據(jù)相關(guān)峰位置m_k，從時(shí)延的四路并行I、Q基帶信號(hào)中選擇最佳采樣信號(hào)，得到兩路數(shù)據(jù)和兩個(gè)使能；

(403)將步驟(402)得到的兩路數(shù)據(jù)及兩個(gè)使能進(jìn)行緩沖合并，得到兩路數(shù)據(jù)和一個(gè)使能；

(404)利用FIFO，根據(jù)兩路數(shù)據(jù)和一個(gè)使能以及DDS反饋的時(shí)鐘，得到偽碼捕獲與跟蹤后的信號(hào)；

(405)依據(jù)步驟(404)FIFO的半滿標(biāo)志，選擇48位頻率控制字；