CN101325428B - 分数傅立叶变换域辅助直扩系统多径信号捕获方法 - Google Patents

Abstract

分数傅立叶变换域辅助直扩系统多径信号捕获方法，它涉及一种直接序列扩频系统的多径信号捕获方法，以解决采用RAKE接收机接收多路信号的系统存在的捕获部分结构较复杂和捕获耗费时间较长的问题。在待发射的扩频信号前加入若干周期的切普信号作为捕获的参考信号；相关器对接收到的信号进行一次滑动相关，找到能量最强的多径分量；将相关器对准最强多径分量中的切普信号，在一个周期内对该切普信号进行最优阶数的分数傅立叶变换；找到所有多径信号中的切普信号在分数域对应的峰值位置，根据峰值位置与时延间的线性关系计算出所有多径信号相对于最强路径信号的时延；将所有相关器根据步骤四计算出的信号时延对准相应的多径信号并进行相关接收。

Description

分数傅立叶变换域辅助直扩系统多径信号捕获方法

技术领域

本发明涉及一种直接序列扩频通信技术，具体涉及一种直接序列扩频系统的多径信号捕获方法。

背景技术

在直扩系统中通常采用RAKE接收机进行信号的接收，RAKE接收机是一种能分离多径信号并有效合并多径信号能量的接收机，利用直扩序列的相关特性，采用多个相关器来分别处理直扩多径信号，然后按一定规则将分离后的多径信号合并起来以获得最大的有用信号能量，将有害的多径信号变为有用信号。RAKE接收机对多径信号进行相关处理之前先要对多径信号进行捕获，通常是采用滑动相关的方法分别捕获多条路径的信号。采用滑动相关方法捕获多径信号所需时间较长，而且每次只能捕获一条路径的信号，若RAKE接收机有四个相关器，则需要进行四次滑动相关才能捕获所有多径信号，同时多个滑动相关器也使系统结构更加复杂。

发明内容

本发明为解决采用RAKE接收机接收多径信号时系统存在捕获方法较复杂和耗费时间较长的问题，提供一种分数傅立叶变换域辅助直扩系统多径信号捕获方法。本发明由以下步骤实现：

步骤一、在待发射的扩频信号前加入若干周期的线性调频信号作为捕获的参考信号；

步骤二、RAKE接收机中的一个相关器对接收到的信号进行一次滑动相关，找到能量最强的多径分量；

步骤三、将步骤二中所述的相关器对准最强多径分量中的切普信号，在一个周期内对切普信号进行最优阶数的分数傅立叶变换；

步骤四、在分数域幅度谱中，找到所有多径信号中的切普信号在分数域对应的峰值位置，根据峰值位置与时延间的线性关系计算出所有多径信号相对于最强路径信号的时延；

步骤五、将RAKE接收机的所有用于接收多径信号的相关器根据步骤四计算出的信号时延对准相应的多径信号并进行相关接收。

有益效果：本发明在正常直扩信号前加入一段包含若干周期的线性调频 信号作为捕获用的参考信号，在RAKE接收机捕获到能量最强的多径信号后，通过对一个周期内的切普信号进行分数傅立叶变换，根据时间偏移的切普信号在分数域的峰值位置与其时延间的线性关系，可以确定其余多径信号相对于最强路径信号的时延，即通过一次滑动相关和一次分数傅立叶变换捕获所有能量足够大的多径信号，解决传统多径信号捕获方法较复杂、捕获过程时间较长的问题。

附图说明

图1是切普信号在变换角满足最优条件时的分数域幅度谱图；图2是相对时延为0.25个周期的切普信号的分数域幅度谱图；图3是相对时延为0.5个周期的切普信号的分数域幅度谱图；图4是相对时延为0.75个周期的切普信号的分数域幅度谱图；图5是对齐的切普信号与有信号相对时延的切普信号的分数域幅度谱重叠图，其中“——”代表对准最强多径分量的切普信号的分数域幅度曲线，“—·—”代表信号相对时延为0.25个周期的切普信号的分数域幅度曲线，“— —”代表信号相对时延为0.5个周期的切普信号的分数域幅度曲线，“----”代表信号相对时延为0.75个周期的切普信号的分数域幅度曲线；图6是产生时间偏移的切普信号的时延参数k与其分数域峰值位置间的线性关系图。图1～图5的横坐标都表示在分数域内采样点的个数，纵坐标都表示在分数域内的幅度值，图6的横坐标表示周期的个数，纵坐标在分数域内采样点的个数。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1～图6，本实施方式由以下步骤组成：

步骤一、在待发射的扩频信号前加入若干周期的线性调频信号(切普信号)作为捕获的参考信号；

步骤二、RAKE接收机中的一个相关器对接收到的信号进行一次滑动相关，找到能量最强的多径分量；

步骤三、将步骤二中所述的相关器对准最强多径分量中的切普信号，在一个周期内对切普信号进行最优阶数的分数傅立叶变换；

步骤四、在分数域幅度谱中，找到所有多径信号中的切普信号在分数域对应的峰值位置，根据峰值位置与时延间的线性关系计算出所有多径信号相对于最强路径信号的时延；

步骤五、将RAKE接收机的所有用于接收多径信号的相关器根据步骤四 计算出的信号时延对准相应的多径信号并进行相关接收。

本实施方式提出了一种分数傅立叶变换域辅助直接序列扩频系统的多径信号捕获方法。在通过滑动相关方法捕获最强多径信号后，在对齐最强多径信号的条件下，对其中的切普信号在一个周期内进行最优阶数的分数傅立叶变换得到的幅度谱如图1(峰值位置在第1668个分数域采样点处)，此时其他多径信号由于与最强多径信号有相对时延，则对这些信号中的切普信号进行的实际上是对产生时间偏移的切普信号进行的分数傅立叶变换。假设切普信号为f(t)，时间范围定义在(-T/2≤t≤T/2)，设切普信号的相对时延为kT，其中k为时间偏移参数，0≤k＜1，则在对齐最强多径信号的情况下，其余多径信号中的切普信号在一个周期内的表达式变为：

$x\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}f(t+\mathrm{kT})& (-T/2\≤t\≤\mathrm{kT}-T/2)\\ f(t-\mathrm{kT})& (\mathrm{kT}-T/2\≤t\≤T/2)\end{array}\right.$

当k＝0.25时，x(t)在同一变换阶数的分数域幅度谱如图2所示，峰值位置在第1678个分数域采样点处。图2相对时延为0.25个周期的切普信号的分数域幅度谱。当k＝0.5时，x(t)在同一变换阶数的分数域幅度谱如图3所示，峰值位置在第1648和1688个分数域采样点处，峰值大小相同。当k＝0.75时，x(t)在同一变换阶数的分数域幅度谱如图4，峰值位置在第1658个分数域采样点处。为方便比较，将对齐信号(k＝0)及以上3条具有不同相对时延的信号的分数域幅度谱画在同一图上，并放大峰值区域，如图5所示，通过计算，发现产生时间偏移的切普信号其时延参数k与其分数域峰值位置间存在线性关系，如图6所示，当时延为0时，峰值位置出现在分数域的第1668点；当时延为0.25个周期时，峰值位置出现在分数域的第1678点；当时延为0.5个周期时，峰值位置出现在分数域的第1648和1688点，两处峰值大小相同；当时延为0.75个周期时，峰值位置出现在分数域的第1658点。

综上可知，在扩频信号前加入若干周期的切普信号作为捕获的参考信号，并在接收端通过滑动相关先确定最强路径信号的位置后，进行一次分数傅立叶变换，即可通过其余多径信号中的切普信号在分数域幅度谱的峰值位置与其时延的线性关系，计算出其余多径信号相对于最强路径信号的时延，捕获到其余多径信号，使RAKE接收机的相关器根据计算出的信号时延与多径信号对齐并进行相关接收。

Claims (1)

1.分数傅立叶变换域辅助直扩系统多径信号捕获方法，其特征在于它由以下步骤实现：

步骤一、在待发射的扩频信号前加入若干周期的线性调频信号作为捕获的参考信号；

步骤二、RAKE接收机中的一个相关器对接收到的信号进行一次滑动相关，找到能量最强的多径分量；

步骤三、将步骤二中所述的相关器对准最强多径分量中的切普信号，在一个周期内对切普信号进行最优阶数的分数傅立叶变换；

步骤四、在分数域幅度谱中，找到所有多径信号中的切普信号在分数域对应的峰值位置，根据峰值位置与时延间的线性关系计算出所有多径信号相对于最强路径信号的时延；

步骤五、将RAKE接收机的所有用于接收多径信号的相关器根据步骤四计算出的信号时延对准相应的多径信号并进行相关接收。

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