CN109586761B - 一种高动态扩频信号的跟踪解调方法 - Google Patents

一种高动态扩频信号的跟踪解调方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109586761B
CN109586761B CN201811332002.5A CN201811332002A CN109586761B CN 109586761 B CN109586761 B CN 109586761B CN 201811332002 A CN201811332002 A CN 201811332002A CN 109586761 B CN109586761 B CN 109586761B
Authority
CN
China
Prior art keywords
spread spectrum
tracking
code
high dynamic
spreading code
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811332002.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109586761A (zh
Inventor
邹敏
林汝梁
丁辉
王铮
骆海潮
梁训波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Aerospace Wanyuan Science & Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Aerospace Wanyuan Science & Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Aerospace Wanyuan Science & Technology Co ltd filed Critical Beijing Aerospace Wanyuan Science & Technology Co ltd
Priority to CN201811332002.5A priority Critical patent/CN109586761B/zh
Publication of CN109586761A publication Critical patent/CN109586761A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109586761B publication Critical patent/CN109586761B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7073—Synchronisation aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及航空航天遥测通信系统中的高动态扩频信号的接收处理领域。具体涉及一种高动态扩频信号的跟踪解调方法，目的在于解决高动态情况下大范围的多普勒频偏影响扩频码捕获的问题。通过扩频码捕获跟踪过程一体化设计，解调数据直接判决的处理方法，省去了扩频码跟踪环路和码时钟同步环路，极大的提高了扩频信号的跟踪解调速度，而且降低了资源使用量，可以满足短时猝发信号的实时处理对处理平台的苛刻要求。

Description

一种高动态扩频信号的跟踪解调方法
技术领域
本发明涉及航空航天遥测通信系统中的高动态扩频信号的接收处理领域。具体涉及一种高动态扩频信号的跟踪解调方法，可满足航空航天高动态平台对扩频遥测信号的实时接收处理。
背景技术
在航空航天高动态平台上接收宽带扩频信号需要面临由于大范围的多普勒频偏导致的高速扩频码无法捕获的问题。本发明涉及的一种高动态扩频信号的跟踪解调方法可以有效地解决这个问题，并且相对于目前常见的一些解决方法，具有扩频码捕获跟踪过程一体化设计，解调数据直接判决的特点，省去了扩频码跟踪环路和码时钟同步环路，跟踪解调速度快，能够满足短时猝发信号的实时处理要求。
发明内容
本发明的目的在于解决高动态情况下大范围的多普勒频偏影响扩频码捕获的问题。通过扩频码捕获跟踪过程一体化设计，解调数据直接判决的方法，极大提高了信号处理速度，以满足短时猝发信号的实时处理要求。
本发明是这样实现的：
一种高动态扩频信号的跟踪解调方法，包括以下步骤：
步骤1：对接收的信号进行正交下变频后获得I，Q两路信号，并由I，Q两路信号计算输入信号功率Pi；
步骤2：分别用I，Q两路信号与预置的扩频码进行部分相关，组合I，Q两路部分相关的结果进行复数FFT运算，由复数FFT运算结果计算相关后的信号功率Px；
步骤3：改变预置的扩频码相位，重复步骤2；
步骤4：对步骤3重复n次，得到n个相关后的信号功率Px，其中n为1个扩频码周期的采样点数；
步骤5：从n个Px中选出最大值，并与输入信号功率Pi比较，如果Px比Pi大K倍，K为预设的比较门限，可判定扩频码捕获成功；
步骤6：调整扩频码相位，当n为偶数时，直到第n/2和第(n+2)/2通道的Px近似相等，并且为n个Px中最大的两个值，而且满足步骤5的捕获条件，可判定扩频码跟踪成功。当n为奇数时，直到(n+1)/2通道的Px为n个Px中的最大值，并且满足步骤5的捕获条件，可判定扩频码跟踪成功；
步骤7：在扩频码跟踪成功以后，搜索对应通道FFT计算结果中的最大值在FFT序列中的序号，该序号与FFT分辨率相乘的结果为实际的多普勒频偏Fr；
步骤8：用计算的多普勒频偏Fr补偿正交下变频对应的NCO输出初始频率，启动载波同步环路进行载波同步；
步骤9：在载波同步以后，利用跟踪到的扩频码对I路信号进行相关解调，为保证直接判决，需要通过延时调整将扩频码相位调整到第一个码相位对齐；
步骤10：对I路相关解调的结果判决以后可得到实际的数据流。
进一步，步骤2到步骤4，在扩频码率较快，采样率较高的情况下，可采用并行n个通道的方式实现，可加快捕获跟踪速度。所述的扩频码率较快、采样率较高是指针对特定的扩频码率、采样率要求，单通道串行计算条件下硬件难以完成计算任务，此时则需要采用并行计算的方式实现。
进一步，步骤5中，K由系统可接受的捕获概率及虚警概率决定。
进一步，步骤9中，相关解调需要使用第一个码相位对齐的扩频码。
本发明的有益效果是：
通过扩频码捕获跟踪过程一体化设计，解调数据直接判决的处理方法，省去了扩频码跟踪环路和码时钟同步环路，极大的提高了扩频信号的跟踪解调速度，而且降低了资源使用量，可以满足短时猝发信号的实时处理对处理平台的苛刻要求。
附图说明
图1为本发明所述的一种高动态扩频信号的跟踪解调方法的原理框图。
其中：1.NCO；2.I路乘法器；3.Q路乘法器；4.环路滤波器；5.I路低通滤波器；6.Q路低通滤波器；7.n通道部分相关FFT；8.鉴相乘法器；9.扩频码捕获跟踪判决；10.本地预置扩频码发生器；11.相关解调判决；12.多普勒频偏加法器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种高动态扩频信号的跟踪解调方法进行详细说明。
实施案例涉及的扩频信号参数：中频11.52MHz，扩频码率7.68MHz，采样率46.08MHz，扩频码长128，调制方式BPSK，基带码速率60KHz，多普勒频偏20KHz。
案例实施步骤如下：
1.具有多普勒频偏的中频信号分别进入图1中I路乘法器2，I路低通滤波器5和Q路乘法器3，Q路低通滤波器6完成正交下变频产生I，Q两路信号，将上述信号输出给n通道部分相关FFT7，进行部分相关的FFT运算，得到若干个点的复数FFT计算结果，将计算结果输出给扩频码捕获跟踪判决9，输入信号功率Pi的计算在扩频码捕获跟踪判决9完成，扩频码捕获跟踪判决9还用于捕获跟踪扩频码；
2.分别用I，Q两路信号与本地预置扩频码发生器10产生的扩频码在n通道部分相关FFT 7进行部分相关，部分相关长度16(扩频码长128，分成8组，每组长度16)，部分相关后得到I，Q两路8组相关结果，将8组相关结果补零扩展为256组，并作256点复数FFT计算，计算结果在扩频码捕获跟踪判决9完成功率Px计算；
3.由于案例中扩频码速率较快，采用n通道并行处理的方式加快捕获跟踪速度，扩频码率7.68MHz，采样率46.08MHz，对应1个扩频码采样6个点，对应n通道部分相关FFT为6通道部分相关FFT；
4.经过6通道部分相关FFT计算以后，得到6组Px；
5.从6个Px中选出最大值，并与输入信号功率Pi比较，如果Px比Pi大K倍，K为设为5(由系统要求的捕获概率和虚警率确定)，可判定扩频码捕获成功；
6.根据步骤5中最大值Px对应的扩频码相位，分别调整6通道部分相关的扩频码相位，使得第3通道和第4通道计算的Px近似相等，并且为6个Px中的最大值，并且满足步骤4的捕获条件，此时可判定扩频码跟踪成功；
7.搜索第3通道或第4通道计算的FFT结果，找到幅度最大点对应的序号，以该序号与FFT分辨率相乘可得到实际的多普勒频偏。在案例中FFT分辨率为1.875KHz，由于多普勒频偏为20KHz，对应的序号应该为10或11，误差为FFT分辨率；
8.将计算的多普勒频偏Fr与预设的中频11.52MHz在多普勒频偏加法器12中相加以后作为NCO 1的初始频率开始载波同步，载波同步环路由I路乘法器2，Q路乘法器3，I路低通滤波器5，Q路低通滤波器6，鉴相乘法器8，环路滤波器4，多普勒频偏加法器12，NCO 1组成；
9.在载波同步以后，利用跟踪到的扩频码对I路信号在相关解调判决11进行相关解调，为保证直接判决，需要通过延时调整将扩频码相位调整到第一个码相位对齐；
10.对I路相关解调的结果在相关解调判决11以后可得到实际的数据流。
上面结合实施例对本发明的实施方法作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (7)

1.一种高动态扩频信号的跟踪解调方法，包括以下步骤：
步骤1：对接收的信号进行正交下变频后获得I，Q两路信号，并由I，Q两路信号计算输入信号功率Pi；
步骤2：分别用I，Q两路信号与预置的扩频码进行部分相关，组合I，Q两路部分相关的结果进行复数FFT运算，由复数FFT运算结果计算相关后的信号功率Px；
步骤3：改变预置的扩频码相位，重复步骤2；
步骤4：对步骤3重复n次，得到n个相关后的信号功率Px，其中n为1个扩频码周期的采样点数，所述对步骤3重复n次，得到n个相关后的信号功率Px包括：将获得的I，Q两路信号输出给n通道部分相关FFT，进行部分相关的FFT运算，得到n个相关后的信号功率Px；
步骤5：从n个Px中选出最大值，并与输入信号功率Pi比较，如果Px比Pi大K倍，K为预设的比较门限，判定扩频码捕获成功；
步骤6：调整扩频码相位，当n为偶数时，直到第n/2和第(n+2)/2通道的Px近似相等，并且为n个Px中最大的两个值，而且满足步骤5的捕获条件，判定扩频码跟踪成功；当n为奇数时，直到(n+1)/2通道的Px为n个Px中的最大值，并且满足步骤5的捕获条件，判定扩频码跟踪成功；
步骤7：在扩频码跟踪成功以后，搜索对应通道FFT计算结果中的最大值在FFT序列中的序号，该序号与FFT分辨率相乘的结果为实际的多普勒频偏Fr；
步骤8：用计算的多普勒频偏Fr补偿正交下变频对应的NCO输出初始频率，启动载波同步环路进行载波同步；
步骤9：在载波同步以后，利用跟踪到的扩频码对I路信号进行相关解调，为保证直接判决，需要通过延时调整将扩频码相位调整到第一个码相位对齐；
步骤10：对I路相关解调的结果判决以后得到实际的数据流。
2.根据权利要求1所述的高动态扩频信号的跟踪解调方法，其特征在于：所述的步骤2到步骤4，在扩频码率较快，采样率较高的情况下，采用并行n个通道的方式实现，加快捕获跟踪速度。
3.根据权利要求2所述的高动态扩频信号的跟踪解调方法，其特征在于：所述的扩频码率较快、采样率较高是指针对特定的扩频码率、采样率要求，单通道串行计算条件下硬件难以完成计算任务，此时则需要采用并行计算的方式实现。
4.根据权利要求1所述的高动态扩频信号的跟踪解调方法，其特征在于：所述的步骤5中，K由系统可接受的捕获概率及虚警概率决定。
5.根据权利要求1所述的高动态扩频信号的跟踪解调方法，其特征在于：所述的步骤9中，相关解调需要使用第一个码相位对齐的扩频码。
6.根据权利要求1所述的高动态扩频信号的跟踪解调方法，其特征在于：扩频信号参数为中频11.52MHz，扩频码率7.68MHz，采样率46.08MHz，扩频码长128，调制方式BPSK，基带码速率60KHz，多普勒频偏20KHz。
7.根据权利要求1所述的高动态扩频信号的跟踪解调方法，其特征在于：所述的扩频码上128，分成8组，每组长度16。
CN201811332002.5A 2018-11-09 2018-11-09 一种高动态扩频信号的跟踪解调方法 Active CN109586761B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811332002.5A CN109586761B (zh) 2018-11-09 2018-11-09 一种高动态扩频信号的跟踪解调方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811332002.5A CN109586761B (zh) 2018-11-09 2018-11-09 一种高动态扩频信号的跟踪解调方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109586761A CN109586761A (zh) 2019-04-05
CN109586761B true CN109586761B (zh) 2022-01-11

Family

ID=65922142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811332002.5A Active CN109586761B (zh) 2018-11-09 2018-11-09 一种高动态扩频信号的跟踪解调方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109586761B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111131117B (zh) * 2019-12-23 2022-07-15 西安烽火电子科技有限责任公司 一种扩频信号多周期捕获快速解调方法及解扩接收机
CN112290941B (zh) * 2020-10-11 2021-06-08 山西天枢空管科技有限公司 用于民航导航设备的调制信号产生方法、产生器及发射机
CN112804173A (zh) * 2020-12-29 2021-05-14 重庆电子工程职业学院 高动态大频偏载波跟踪方法
CN113225103B (zh) * 2021-04-30 2022-02-18 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种扩频信号同步装置
CN113452400B (zh) * 2021-06-28 2023-03-07 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种高动态环境下的测控通信一体化信号生成及接收方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102907018A (zh) * 2010-05-21 2013-01-30 日本电气株式会社 相干光接收机、用于检测相干光接收机中的通道间时滞的装置和方法
CN106226793A (zh) * 2016-07-29 2016-12-14 北京空间飞行器总体设计部 一种在轨导航信号iq相位一致性标定方法
CN106291615A (zh) * 2016-07-28 2017-01-04 西安空间无线电技术研究所 一种高动态多普勒频偏的两阶段捕获方法
CN106646546A (zh) * 2016-12-20 2017-05-10 南京六九零二科技有限公司 一种卫星信号多维快速捕获方法及系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0235285A1 (en) * 1985-09-03 1987-09-09 Motorola, Inc. Apparatus for and method of doppler searching in a digital gps receiver
US7596170B2 (en) * 2000-02-28 2009-09-29 Aeroastro, Inc. Coherent detection without transmission preamble
CN201607527U (zh) * 2009-12-14 2010-10-13 北京航空航天大学 一种中频直序扩频接收机
CN101726746B (zh) * 2009-12-14 2012-11-14 北京航空航天大学 一种用于卫星测距的中频直序扩频接收机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102907018A (zh) * 2010-05-21 2013-01-30 日本电气株式会社 相干光接收机、用于检测相干光接收机中的通道间时滞的装置和方法
CN106291615A (zh) * 2016-07-28 2017-01-04 西安空间无线电技术研究所 一种高动态多普勒频偏的两阶段捕获方法
CN106226793A (zh) * 2016-07-29 2016-12-14 北京空间飞行器总体设计部 一种在轨导航信号iq相位一致性标定方法
CN106646546A (zh) * 2016-12-20 2017-05-10 南京六九零二科技有限公司 一种卫星信号多维快速捕获方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109586761A (zh) 2019-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109586761B (zh) 一种高动态扩频信号的跟踪解调方法
CN113238261B (zh) 低轨卫星扩频通信体制信号捕获跟踪系统
CN110071738B (zh) 基于多伪码支路接收机的扩频信号解扩跟踪方法
CN102571137B (zh) 一种全数字直接序列扩频通信系统及其伪码快速捕获方法
CN109150233B (zh) 一种直扩dpsk信号的调制解调方法
CN107026810A (zh) 突发直扩系统及其突发直扩波形的伪码同步方法
CN109379314B (zh) 高速突发数字解调方法和设备
CN108011653B (zh) 基于自适应的快速捕获跟踪系统及方法
CN109088838B (zh) 一种高动态下直扩dpsk信号的伪码—多普勒快速捕获方法
CN108270715A (zh) 适合高阶4096-qam的载波恢复系统和方法
CN111308520A (zh) 高动态低信噪比下卫星信号的跟踪环路、方法及接收机
CN111131117B (zh) 一种扩频信号多周期捕获快速解调方法及解扩接收机
EP0848504A2 (en) Quadrature phase shift keying spread spectrum communication system
EP3182606B1 (en) Blanking using signal-based thresholding schemes
CN109474307A (zh) 非相参扩频信号快速捕获方法
CN112803968B (zh) 一种无人机机载测控方法
CN108650203B (zh) 一种基于侦察接收机的调制模式识别方法
CN112511182B (zh) 一种星载测控数传接收装置
CN111082835A (zh) 高动态下直扩信号的伪码和多普勒的联合捕获方法
CN112839001B (zh) 一种无人机机载测控终端
CN113452400B (zh) 一种高动态环境下的测控通信一体化信号生成及接收方法
CN111147102A (zh) 基于频率调制信号的低信噪比码捕获方法
CN113534207A (zh) 一种时分体制的导航增强信号跟踪方法及系统
CN111868545B (zh) 一种卫星通信导航信号生成方法、装置及接收方法、装置
CN110224807A (zh) 一种基于agc频偏预估的载波同步方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant