[發明專利]一種基于三角包絡擬合的頻率二次捕獲裝置及方法

在審

• 申請號: 201911099683.X
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110958035A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 郭一超
• 申請（專利權）人: 天津津航計算技術研究所
• 主分類號: H04B1/7077
• 分類號: H04B1/7077;H04B1/16
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

本發明公開了一種基于三角包絡擬合的頻率二次捕獲裝置，包括接收機天線、射頻前端、頻率并行搜索模塊、FFT模塊、偽碼相關模塊、存儲器模塊、非相干積累模塊、峰值檢測模塊、相關積累存儲模塊以及三角包絡擬合模塊；接收機天線與射頻前端相連，射頻前端與頻率并行搜索模塊相連，頻率并行搜索模塊與FFT模塊相連，FFT模塊和存儲器模塊均與偽碼相關模塊相連，偽碼相關模塊與非相干積累模塊相連，非相干積累模塊與峰值檢測模塊相連，峰值檢測模塊與相關積累存儲模塊相連，相關積累存儲模塊與三角包絡擬合模塊相連。本發明實現簡單，無需加入額外復雜結構，保證了捕獲速度，在捕獲時間受限的情況下能夠快速、準確地完成載波多普勒頻率精估。

技術領域

本發明屬于直接序列擴頻通信以及多普勒頻率精估技術領域，涉及一種基于三角包絡擬合的頻率二次捕獲裝置及方法。

背景技術

直接序列擴頻系統的基帶信號處理一般包括捕獲、跟蹤兩個模塊，其中捕獲模塊需要實現對接收信號載波頻率和偽碼相位的二維粗略估計，捕獲成功后將得到的粗估值送入跟蹤模塊作為跟蹤模塊的初始值。

在天基測控、衛星通信等應用環境中，由于傳輸距離遠、信號發射功率受限等原因，大頻偏情況下的直接序列擴頻信號快速捕獲將面臨前所未有的難題。為了在要求的時間內快速捕獲到信號，通常需要設置較大的頻率搜索步進，以減少頻率搜索通道數量，但這將導致捕獲之后殘余的載波多普勒頻率誤差較大，甚至超過后續載波跟蹤環路的頻率牽入范圍，最終導致跟蹤環路無法鎖定信號。

針對大頻偏、低信噪比下捕獲中載波多普勒頻率估計精度不足的問題，目前的常用的方法是通過在捕獲與跟蹤模塊之間加入二次捕獲模塊對載波多普勒頻率進行精估。其中一種實現較為簡單的結構是二倍頻FFT估計法，該方法通過將捕獲之后的信號進行二倍頻，消除數據跳變的影響，之后利用FFT對信號進行載波多普勒頻率估計，但此方法在二倍頻的同時引入了信噪比的惡化，想要獲得精確的載波多普勒頻率估計，所需積累時間較長；另一種解決途徑是基于sinc包絡擬合的頻率精估方法，該方法利用多個sinc包絡上的采樣點對sinc包絡進行擬合，以獲取sinc包絡頂點的頻率估計值，但由于低信噪比下受噪聲影響較大，無法準確獲得sinc包絡采樣點的取值，因此在信噪比條件較為惡劣的環境中該方法無法保證頻率估計精度。

上述已有的載波多普勒頻率精估技術雖然能實現頻率精估，但依然存在不便于硬件實現或無法在低信噪比下使用的問題。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是：提供一種基于三角包絡擬合的頻率二次捕獲裝置及方法，旨在克服低信噪比下，捕獲中載波多普勒頻率估計精度不足的技術問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于三角包絡擬合的頻率二次捕獲裝置(簡稱本裝置)；本裝置包括接收機天線、射頻前端、存儲器模塊、頻率并行搜索模塊、FFT模塊、偽碼相關模塊、非相干積累模塊、峰值檢測模塊、相關積累存儲模塊以及三角包絡擬合模塊；

其中，射頻前端包括下變頻單元以及AD采樣單元；

偽碼相關模塊包括預存的本地偽碼快速傅立葉變換、乘法單元以及逆快速傅立葉變換單元；

頻率并行搜索模塊包含L個頻率通道；

本裝置的各模塊連接關系如下：

接收機天線與射頻前端相連，射頻前端與頻率并行搜索模塊相連，頻率并行搜索模塊與FFT模塊相連，FFT模塊和存儲器模塊均與偽碼相關模塊相連，偽碼相關模塊與非相干積累模塊相連，非相干積累模塊與峰值檢測模塊相連，峰值檢測模塊與相關積累存儲模塊相連，相關積累存儲模塊與三角包絡擬合模塊相連；

本裝置的各模塊功能如下：

接收機天線用于接收信號；