CN104158560A - 一种突发扩频信号的快速捕获方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种突发扩频信号的快速捕获方法，步骤一，对接收的中频信号分别乘以本地载波的同相分量和正交分量，获得剥离载波后的I路信号和Q路信号；步骤二，对I路信号进行匹配滤波处理，对Q路信号进行匹配滤波处理；步骤三，将经过匹配滤波处理的I路信号作为实部，将经过匹配滤波处理的Q路信号作为虚部，组成一路复信号；步骤四，将该路复信号进行模方运算；步骤五，将该路复信号的能量值进行M次累加处理；步骤六，判断连续两次的能量累加值中的最大值是否大于预设的阈值，如果是，则捕获成功，如果不是，将本地载波的频率增加Δf，则重复步骤一到步骤六。解决了现有捕获方法中同步头中数据的大量使用降低了数据传输的效率和信号的隐蔽性的问题。

Description

一种突发扩频信号的快速捕获方法
技术领域
本发明涉及一种突发扩频信号的快速捕获方法，属于扩频通信信号捕获领域。
背景技术
扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的伪随机序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。伪随机码具有双值自相关特性，它保证了同步相关操作获得的输出远大于非同步相关输出值。在接收端，必须要知道接收信号的频偏与码偏才可以成功解扩出数据，所以要对接收到的信号进行频偏和码偏的捕获与跟踪。在突发通信中，要在传送数据之前加一组全0或者全1的同步头，利用此同步头来捕获信号的频偏和码偏。在捕获过程中，它的处理方式是利用本地PN码与接收数据进行相关操作，对相关值进行模方运算得到能量值，为了提高捕获可靠性和抗噪声能力，一般进行能量累加。每N个PN周期数据进行一次累加，累加M次，则需要M×N个PN周期数据；相关累加次数越多，捕获效果越好，时间也越长，但是同步头中数据的大量使用也会降低数据传输的效率和信号的隐蔽性。
发明内容
本发明提供了一种突发扩频信号的快速捕获方法，解决了现有捕获方法中同步头中数据的大量使用降低了数据传输的效率和信号的隐蔽性的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种突发扩频信号的快速捕获方法，包括以下步骤，
步骤一，对接收的中频信号分别乘以本地载波的同相分量和正交分量，获得剥离载波后的I路信号和Q路信号；设中频信号的频率为fc，PN码的码速率为Rc，一个PN周期数据有P个点，频率步进量为Δf＝Rc/2，步进次数2N+1，频率范围fc-NΔf～fc+NΔf，本地载波的频率为fc-mΔf，m∈(-N,N)，其中N为正整数；
步骤二，对I路信号进行匹配滤波处理，对Q路信号进行匹配滤波处理；
步骤三，将经过匹配滤波处理的I路信号作为实部，将经过匹配滤波处理的Q路信号作为虚部，组成一路复信号；
步骤四，将该路复信号进行模方运算，获得能量值；
步骤五，将该路复信号的能量值进行M次累加处理，获得M组能量累加值，M为不小于二的正整数；
步骤六，判断连续进行两次累加处理获得的两组P个点的能量累加值中的两个最大值是否均大于预设的阈值，如果是，则捕获成功，如果不是，将本地载波的频率增加Δf，重复步骤一到步骤六，直到捕获成功。
步骤二中的匹配滤波系数为PN码序列的反序列。
步骤四中通过模方运算获取能量值的具体过程为：分别对步骤三中所得到的复信号中的实部和虚部进行平方运算，再对其进行相加运算，最终得到信号的能量值。
所述M次累加处理包括M次累加，第一次累加从第一个PN周期的数据开始，取前N个PN周期的数据的能量值进行累加，获得第一组P个点的能量累加值；第二次累加从第二个PN周期的数据开始，再取前N个PN周期的数据的能量值进行累加，获得第二组P个点的能量累加值，以此类推，第M次累加从第M个PN周期的数据开始，再取前N个PN周期的数据的能量值进行累加，获得第M组P个点的能量累加值。
捕获成功时的本地载波的频率偏移即为多普勒频率，零起点与最大的能量累加值对应的点之间的差值即为码偏。
所述预设的阈值的选取是通过对N个PN周期数据的能量值取平均，再与自适应阈值系数3相乘获得。
本发明所达到的有益效果：本发明减少了同步头中数据量的使用，使信号具有更好的隐蔽性与安全性，同时又提高了捕获速度，增加了数据传输的效率。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为M次累加处理的实现示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种突发扩频信号的快速捕获方法，包括以下步骤：
步骤一，对接收的中频信号分别乘以本地载波的同相分量和正交分量，获得剥离载波后的I路信号和Q路信号；设中频信号的频率为fc，PN码的码速率为Rc，一个PN周期数据有P个点，频率步进量为Δf＝Rc/2，步进次数2N+1，频率范围fc-NΔf～fc+NΔf，本地载波的频率为fc-mΔf，m∈(-N,N)，其中N为正整数。
步骤二，对I路信号进行匹配滤波处理，对Q路信号进行匹配滤波处理；其匹配滤波系数为PN码序列的反序列。
步骤三，将经过匹配滤波处理的I路信号作为实部，将经过匹配滤波处理的Q路信号作为虚部，组成一路复信号。
步骤四，将该路复信号进行模方运算，获得能量值。
通过模方运算获取能量值的具体过程为：分别对步骤三中所得到的复信号中的实部和虚部进行平方运算，再对其进行相加运算，最终得到信号的能量值。
步骤五，将该路复信号的能量值进行M次累加处理，获得M组能量累加值，M为不小于二的正整数。
M次累加处理包括M次累加，第一次累加从第一个PN周期的数据开始，取前N个PN周期的数据的能量值进行累加，获得第一组P个点的能量累加值；第二次累加从第二个PN周期的数据开始，再取前N个PN周期的数据的能量值进行累加，获得第二组P个点的能量累加值，以此类推，第M次累加从第M个PN周期的数据开始，再取前N个PN周期的数据的能量值进行累加，获得第M组P个点的能量累加值。
例如，如图2所示，设一个PN周期数据有P个点，则经过解扩后的每个数据也包含P个点。
第一次累加：从第一个点开始取N×P个点，共N×P个点进行能量累加；累加之后获得第一组P个点的能量累加值。
第二次累加：从第P+1个点开始向后取到(N+1)×P个点，共N×P个点进行能量累加；累加之后获得第二组P个点的能量累加值。
以此类推，可获得M组P个点的能量累加值。
步骤六，判断连续进行两次累加处理获得的两组P个点的能量累加值中的两个最大值是否均大于预设的阈值，如果是，则捕获成功，此刻本地载波的频率偏移即为多普勒频率，零起点与最大的能量累加值对应的点之间的差值即为码偏(这里的零起点是每一组累加的起点，最大的能量累加值是每一组P个点的能量累加值中的最大值。)，如果不是，将本地载波的频率增加Δf，则重复步骤一到步骤六，直到捕获成功。预设的阈值的选取是通过对N个PN周期的数据的能量值取平均，再与自适应阈值系数3相乘获得。
综上所述，本发明对N个PN周期数据的能量值进行累加，累加M次，只需使用N+M-1个PN周期的数据就可以捕获成功，减少了同步头中数据量的使用，使信号具有更好的隐蔽性与安全性，同时又提高了捕获速度，增加了数据传输的效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种突发扩频信号的快速捕获方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，对接收的中频信号分别乘以本地载波的同相分量和正交分量，获得剥离载波后的I路信号和Q路信号；设中频信号的频率为fc，PN码的码速率为Rc，一个PN周期数据有P个点，频率步进量为Δf＝Rc/2，步进次数2N+1，频率范围fc-NΔf～fc+NΔf，本地载波的频率为fc-mΔf，m∈(-N,N)，其中N为正整数；
步骤二，对I路信号进行匹配滤波处理，对Q路信号进行匹配滤波处理；
步骤三，将经过匹配滤波处理的I路信号作为实部，将经过匹配滤波处理的Q路信号作为虚部，组成一路复信号；
步骤四，将该路复信号进行模方运算，获得能量值；
步骤五，将该路复信号的能量值进行M次累加处理，获得M组能量累加值，M为不小于二的正整数；
步骤六，判断连续进行两次累加处理获得的两组P个点的能量累加值中的两个最大值是否均大于预设的阈值，如果是，则捕获成功，如果不是，将本地载波的频率增加Δf，重复步骤一到步骤六，直到捕获成功。
2.根据权利要求1所述的一种突发扩频信号的快速捕获方法，其特征在于：步骤二中的匹配滤波系数为PN码序列的反序列。
3.根据权利要求1所述的一种突发扩频信号的快速捕获方法，其特征在于：步骤四中通过模方运算获取能量值的具体过程为：分别对步骤三中所得到的复信号中的实部和虚部进行平方运算，再对其进行相加运算，最终得到信号的能量值。
4.根据权利要求1所述的一种突发扩频信号的快速捕获方法，其特征在于：所述M次累加处理包括M次累加，第一次累加从第一个PN周期的数据开始，取前N个PN周期的数据的能量值进行累加，获得第一组P个点的能量累加值；第二次累加从第二个PN周期的数据开始，再取前N个PN周期的数据的能量值进行累加，获得第二组P个点的能量累加值，以此类推，第M次累加从第M个PN周期的数据开始，再取前N个PN周期的数据的能量值进行累加，获得第M组P个点的能量累加值。
5.根据权利要求1所述的一种突发扩频信号的快速捕获方法，其特征在于：捕获成功时的本地载波的频率偏移即为多普勒频率，零起点与最大的能量累加值对应的点之间的差值即为码偏。
6.根据权利要求1所述的一种突发扩频信号的快速捕获方法，其特征在于：所述预设的阈值的选取是通过对N个PN周期数据的能量值取平均，再与自适应阈值系数3相乘获得。
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