CN102932033B - 一种基于多峰值检测的扩频接收机多址干扰抑制方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于多峰值检测的扩频接收机多址干扰抑制方法，(1)扩频接收机捕获到扩频码相位后对捕获到的扩频码进行跟踪；(2)生成一路与捕获到的扩频码同相位的跟踪PN码，以及N路与捕获到的扩频码同码型但不同相位的判决PN码；(3)将跟踪PN码与N路判决PN码分别与下变频后的基带数据进行相关运算，相关运算结果分别记为Value0、Value1，...，ValueN；(4)根据步骤(3)中的相关运算结果进行多址干扰检测，若没有检测到多址干扰，滑动所有判决PN码的相位从步骤(3)开始继续检测，若检测到多址干扰，则输出跟踪失锁标识，从步骤(1)开始重新捕获。
Description
技术领域
本发明涉及一种扩频接收机多址干扰抑制方法，属于卫星测控技术领域。
背景技术
该任务来源于某卫星中继S终端的研制，该卫星中继S终端采用模块化设计，体积为110×85×86mm，质量为1.3Kg，捕获灵敏度达-130dBm，而且具有较强的抗多址干扰和抗单频干扰的能力，是我国目前体积最小，质量最轻的中继S终端，其整体技术水平在我国处于领先地位。
在目前所能查到的相关文献资料中，关于扩频接收机多址干扰，研究较多的是CDMA通信中不同用户之间产生的互相关干扰，针对这一问题，很多文献提出了相应的解决方法，采用的主要是基于多用户检测的多址干扰抑制方法。比如：
《DS-CDMA多用户检测》(作者：刘卫洪)；该论文介绍了传统多用户检测技术的通用模型，由于最优多用户检测算法复杂度随着用户数成指数增加，当用户数量较大时该方法是不可行的，因此，目前在传统多用户检测技术中研究较多的是准最优检测算法。关于准最优检测算法的文献很多，例如：
《无线扩频通信系统及其多用户干扰抑制方法的研究与实现》(作者：王娟)；
《Analysis of a simple successive interference cancellation scheme in aDS-CDMA System》(作者：P.Patel etal等)；
《Very low rate convolution codes for maximumtheoretical performanceof spread spectrum multi-access channels.》(作者：A.J等)；
《MMSE interference suppression for direct sequence spread spectrumCDMA.》(作者：U.Madhow等)；
《Linear multi-user detection for synchronous code division multipleaccess channels.》(作者：R.Lupas等)；
《Combination of an adaptive array antenna and a canceller ofinterference for direct sequence spread spectrum multiple access system.》(作者：R.Kohno.等)；
《Analytic Limits on Performance of adaptive Multistage InterferenceCancellation for CDMA.》(作者：A.Kaul etal等)；
《Multi-user detectionfor CDMA systems.》(作者：A.D.Hallen等)；
针对传统多用户检测算法中需要知道用户扩频序列的问题，提出了盲多用户检测算法。盲多用户检测算法有很多，这里列出一些有代表性的文献：
《Multiuser detection With an Unknown Number of Users》(作者：Erik G.Larsson)
《Blind multiuser detection using the subspace-based linearlyconstrained LSCMA》(作者：Yan Meng等)
《Blind multiuser detection：a subspace approach》(作者：XiaodongWang等)
《Blind multiuser detection：From MOE to Subspace Methods》(作者：Zhengyuan Xu等)
《Blind multiuser detection using linear prediction》(作者：Causey，R.T.；等)
《Blind multiuser detection via interference identification》(作者：Ricci，G.等)
《A Subspace-Based Approach for the blind multiuser detection of DSCDMA Systems》(作者：Yuan-Hwang Chen等)
不论是传统多用户检测技术还是盲多用户检测技术，它们的技术原理和使用环境与本方案都用很大的差别，而且算法复杂度远远高于本方案，实现困难。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于多峰值检测的扩频接收机多址干扰抑制方法，用于在航天器扩频接收机上实现对多址干扰的抑制。
本发明的技术解决方案是：一种基于多峰值检测的扩频接收机多址干扰抑制方法，步骤如下：
(1)扩频接收机捕获到扩频码相位后对捕获到的扩频码进行跟踪；
(2)生成一路与捕获到的扩频码同相位的跟踪PN码，以及N路与捕获到的扩频码同码型但不同相位的判决PN码；
(3)将跟踪PN码与N路判决PN码分别与下变频后的基带数据进行相关运算，相关运算结果分别记为Value0、Value1，...，ValueN；
(4)根据步骤(3)中的相关运算结果进行多址干扰检测，若没有检测到多址干扰，滑动所有判决PN码的相位从步骤(3)开始继续检测，若检测到多址干扰，则输出跟踪失锁标识，从步骤(1)开始重新捕获。
所述步骤(4)的多址干扰检测具体为：
如果Value0＞M*Value1，且Value0＞M*Value2，...，且Value0＞M*ValueN，则认为正常检测，否则认为检测了多址干扰；其中，M为可调门限。
所述的可调门限M＝2。
所述的N的最大取值为PN码周期长度减1。
本发明与现有技术相比有益效果为：
本发明根据PN码自相关峰值和互相关峰值之间的差别，采用多峰值检测技术对多址干扰进行抑制，结构简单，易于实现，节约了硬件资源与成本，另一方面，经XY-1卫星试验验证，本发明对多址干扰的抑制效果明显，可达15dB。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为PN码互相关；
图3为PN码自相关值。
具体实施方式
下面简述本发明的具体实施方式，参考附图1：
目前卫星上的扩频接收机都具有捕获模块和跟踪模块，其中，捕获模块完成载波捕获和PN码的相位捕获，但此时捕获到的载波频点和PN码的码相位精度不高，因此需要跟踪模块利用跟踪环路完成对载波和PN码相位的精确跟踪。本发明方法步骤如下：
1、捕获模块捕获到扩频码相位以后转入跟踪过程后，在跟踪模块，除了生成一路与捕获到的扩频码同相位的跟踪PN码，还要生成与捕获到的扩频码同码型但不同相位的N路PN码(判决PN码1...判决PN码N)，需要说明的是，生成的N路PN码与捕获到的扩频码不能同相位，假如生成的第1路PN码的相位与捕获到的扩频码同相位，那么在第3步中，就会有Value0＝Value3，这样即便正常捕获也会被误认为捕获到了多址干扰；用N路的目的是加快互相关峰值的搜索速度；取相位间隔为1个码片，由于N路PN码的码相位不能与捕获到的扩频码同相位，因此，N的最大取值为PN码周期长度减1(跟踪PN码与判决PN码周期长度相等)，例如，如果所使用的PN码周期长度为1023，那么N的取值可以为1，2，......，1022。
2、跟踪PN码与N路判决PN码分别与下变频后的基带数据进行相关运算，并进行数据的累积，为了避免扩频调制数据的符号翻转对数据累积带来的影响，数据累积时间长度为一个扩频调制数据周期。
3、设跟踪PN码数据累积结果为Value0，N路判决PN码数据累积结果中互相关峰值分别为Value1...ValueN，理论上若累积时间恰好为PN码周期的整数倍，自相关峰值比互相关峰值高24dB，因此，若多址干扰功率比有用信号功率高15dB，正常捕获到有用信号时，Value0应该比Value1，...，ValueN高9dB，如果捕获到多址干扰，Value0与Value1，...，ValueN大小几乎相同，因此，按以下方式进行多址干扰的检测：
如果Value0＞M*Value1，且Value0＞M*Value2，...，且Value0＞M*ValueN，则认为正常捕获，否则认为捕到了多址干扰，其中，M为可调门限；
由于受到噪声等因素的影响，PN码之间多个互相关峰值不会像图2所示的那样完全相等，而是有大有小，根据工程经验，大值一般不会大于小值的2倍，因此，门限M的值可取2，也就是说，当捕获到的峰值大于所有其他N路相关峰值2倍的时候，我们就认为捕获到了正确的扩频码，否则我们认为捕获到了多址干扰。
4、若没有检测到多址干扰，则改变N路PN码的码相位，所谓改变N路PN码的码相位，也就是改变这N路PN码(判决PN码1...判决PN码N)与跟踪PN码之间的相对相位关系，可以将N路PN码的相位都加1或都减1，，重新进行第2步的相关运算和数据的累积，以及第3步多址干扰的检测，若检测到多址干扰，则输出跟踪失锁标识，从步骤1重新开始捕获。
以上为本发明的具体实施方式和步骤。
数据累积时间会影响自相关峰值和互相关峰值的大小，理论上若累积时间恰好为PN码周期的整数倍，自相关峰值比互相关峰值高24dB，参考附图2和附图3，但实际应用中，由于累积时间不是PN码周期的整数倍，再加上噪声的影响，多址干扰的抑制性能比理论值要差一些，在XY-1卫星中继S终端扩频接收机中，采用本方法对多址干扰的抑制可以达到15dB。本发明通过XY-1卫星地面整星电性能测试和环境测试，充分验证了该方法的有效性和可行性。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。
Claims (3)
1.一种基于多峰值检测的扩频接收机多址干扰抑制方法，其特征在于步骤如下：
(1)扩频接收机捕获到扩频码相位后对捕获到的扩频码进行跟踪；
(2)生成一路与捕获到的扩频码同相位的跟踪PN码，以及N路与捕获到的扩频码同码型但不同相位的判决PN码；
(3)将跟踪PN码与N路判决PN码分别与下变频后的基带数据进行相关运算，相关运算结果分别记为Value0、Value1，...，ValueN；
(4)根据步骤(3)中的相关运算结果进行多址干扰检测，若没有检测到多址干扰，滑动所有判决PN码的相位从步骤(3)开始继续检测，若检测到多址干扰，则输出跟踪失锁标识，从步骤(1)开始重新捕获；所述的多址干扰检测具体为：
如果Value0＞M＊Value1，且Value0＞M＊Value2，...，且Value0＞M＊ValueN，则认为正常检测，否则认为检测了多址干扰；其中，M为可调门限。
2.根据权利要求1所述的一种基于多峰值检测的扩频接收机多址干扰抑制方法，其特征在于：所述的可调门限M＝2。
3.根据权利要求1所述的一种基于多峰值检测的扩频接收机多址干扰抑制方法，其特征在于：所述的N的最大取值为PN码周期长度减1。
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