CN110601718A - 扩频通信捕获方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种扩频通信捕获方法、装置及系统，通过获取具备时间差的第一扩频信号和第二扩频信号，根据二者的共轭相乘的乘积得到第一频偏估计值。根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；在经相关运算后的扩频信号大于预设阈值时，确定经相关运算后的扩频信号的峰值位置，并根据峰值位置对应的经相关运算后的扩频信号，获得用于表征帧捕获成功的码元信息。通过第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，获得表征帧捕获成功的码元信息的方式，有效地简化传统帧捕获方式的二维搜索算法，提高帧捕获的鲁棒性和在复杂环境下的帧捕获能力和速度。

Description

扩频通信捕获方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及扩频通信技术领域，特别是涉及一种扩频通信捕获方法、装置及系统。
背景技术
在扩频通信系统中，帧捕获是整个扩频系统的关键。帧捕获的实质是在不同码相位和频偏进行二维搜索，由本地相关码对接收信号进行解扩和频率同步，当码相位对齐和频率同步时，解扩输出获得最大的相关值。当相关运算结果超过设定的阈值时，认为帧捕获成功。
传统的帧捕获方案中，直接通过码相位和频域进行二维搜索导致复杂的运算量。比如，每次更新最小步进的频偏之后，需要重新进行相关运算，在捕获前把所有的可能的频偏更新完，且频偏更新次数与最小频偏步进有关。特别的，在以包为单位的突发通信系统中，必须在帧头完成捕获和同步等任务，因此传统的帧捕获方案无法在短时间内很好完成。虽然突发通信系统设计过程中，考虑了以上问题，允许在一定的频偏范围内完成捕获，但是在多径信道和低信噪比的环境中且难以获得理想的性能。
综上，传统的帧捕获方案存在捕获复杂度高、捕获时间过长且在复杂环境下无法获得理想的性能的缺陷。
发明内容
基于此，有必要针对传统的帧捕获方案存在捕获复杂度高、捕获时间过长且在复杂环境下无法获得理想的性能的缺陷，提供一种扩频通信捕获方法、装置及系统。
一种扩频通信捕获方法，包括步骤：
获取第一扩频信号和第二扩频信号；其中，第一扩频信号为第一历史时刻的扩频信号，第二扩频信号为第二历史时刻的扩频信号；
根据第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值；
根据第一频偏估计值对当前时刻射频前端输出的扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；
根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；
确定经相关运算后的扩频信号的峰值，并根据峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。
上述扩频通信捕获方法，通过获取具备时间差的第一扩频信号和第二扩频信号，根据二者的共轭相乘的乘积得到第一频偏估计值。进一步地，根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；确定经相关运算后的扩频信号的峰值，并根据峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。基于此，通过第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，获得表征帧捕获成功的码元信息的方式，可有效地简化传统帧捕获方式的二维搜索算法，提高帧捕获的鲁棒性，提高了在复杂环境下的帧捕获能力和速度。
在其中一个实施例中，
还包括步骤：
获取第三扩频信号；其中，第三扩频信号为第三历史时刻的扩频信号；其中，第三历史时刻在第二历史时刻之后，第二历史时刻在第一历史时刻之后；
根据第一扩频信号与三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值；
根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿的过程，包括步骤：
根据第一频偏估计值与第二频偏估计值之和，对扩频信号进行补偿。在其中一个实施例中，根据第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值的过程，包括步骤：
计算第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积的平方，得到第一平方值；
对第一平方值取相位角，得到第一频偏估计值。
在其中一个实施例中，
根据第一扩频信号与第三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值的过程，包括步骤：
计算第一扩频信号与第三扩频信号共轭相乘的乘积的平方，得到第二平方值；
对第二平方值取相位角，得到第二频偏估计值。
在其中一个实施例中，
根据峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息的过程，包括步骤：
对峰值解调，获得于表征帧捕获成功的码元信息。
在其中一个实施例中，第一扩频信号包括第一历史时刻射频前端输出的扩频信号以及第一历史时刻经相关运算后的扩频信号；第二扩频信号包括第二历史时刻射频前端输出的扩频信号；第三扩频信号包括第三历史时刻经相关运算后的扩频信号；
根据第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值的过程，包括步骤：
根据第一历史时刻射频前端输出的扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值；
根据第一扩频信号与三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值的过程，包括步骤：
根据第一历史时刻经相关运算后的扩频信号与三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值。
一种扩频通信捕获装置，包括：
第一信号获取模块，用于获取第一扩频信号和第二扩频信号；其中，第一扩频信号为第一历史时刻的扩频信号，第二扩频信号为第二历史时刻的扩频信号；
第一频偏估计模块，用于根据第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值；
补偿模块，用于根据第一频偏估计值对当前时刻射频前端输出的扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；
相关运算模块，用于根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；
码元信息确定模块，用于确定经相关运算后的扩频信号的峰值，并根据峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。
上述扩频通信捕获装置，通过获取具备时间差的第一扩频信号和第二扩频信号，根据二者的共轭相乘的乘积得到第一频偏估计值。进一步地，根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；确定经相关运算后的扩频信号的峰值，并根据峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。基于此，通过第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，获得表征帧捕获成功的码元信息的方式，可有效地简化传统帧捕获方式的二维搜索算法，提高帧捕获的鲁棒性，提高了在复杂环境下的帧捕获能力和速度。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述任一实施例的扩频通信捕获方法。
上述计算机设备，通过获取具备时间差的第一扩频信号和第二扩频信号，根据二者的共轭相乘的乘积得到第一频偏估计值。进一步地，根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；确定经相关运算后的扩频信号的峰值，并根据峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。基于此，通过第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，获得表征帧捕获成功的码元信息的方式，可有效地简化传统帧捕获方式的二维搜索算法，提高帧捕获的鲁棒性，提高了在复杂环境下的帧捕获能力和速度。
一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的扩频通信捕获方法。
上述计算机存储介质，通过获取具备时间差的第一扩频信号和第二扩频信号，根据二者的共轭相乘的乘积得到第一频偏估计值。进一步地，根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；确定经相关运算后的扩频信号的峰值，并根据峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。基于此，通过第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，获得表征帧捕获成功的码元信息的方式，可有效地简化传统帧捕获方式的二维搜索算法，提高帧捕获的鲁棒性，提高了在复杂环境下的帧捕获能力和速度。
一种扩频通信捕获系统，包括第一频偏估计模块、频偏补偿模块、码相关器、峰值搜索模块和解调器；
第一频偏估计模块用于获取第一扩频信号和第二扩频信号，并用于根据第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值；其中，第一扩频信号为第一历史时刻的扩频信号，第二扩频信号为第二历史时刻的扩频信号；
频偏补偿模块用于根据第一频偏估计值对当前时刻射频前端输出的扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；
码相关器用于根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；
峰值搜索模块用于确定经相关运算后的扩频信号的峰值；
解调器用于根据峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。
上述扩频通信捕获系统，通过获取具备时间差的第一扩频信号和第二扩频信号，根据二者的共轭相乘的乘积得到第一频偏估计值。进一步地，根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；确定经相关运算后的扩频信号的峰值，并根据峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。基于此，通过第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，获得表征帧捕获成功的码元信息的方式，可有效地简化传统帧捕获方式的二维搜索算法，提高帧捕获的鲁棒性，提高了在复杂环境下的帧捕获能力和速度。
在其中一个实施例中，还包括第二频偏估计模块和总频偏模块；
第二频偏估计模块用于获取第三扩频信号；其中，第三扩频信号为第三历史时刻的扩频信号；其中，第三历史时刻在第二历史时刻之后，第二历史时刻在第一历史时刻之后；
总频偏模块用于获得第一频偏估计值与第二频偏估计值之和，并用于将第一频偏估计值与第二频偏估计值之和输出至频偏补偿模块，以指示频偏补偿模块根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号。
在其中一个实施例中，第一频偏估计模块包括第一符号相关器、第一平方运算模块、第一相位解调模块和第一频偏输出模块；
第一符号相关器用于将第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘，获得第一相关值；
第一平方运算模块用于计算第一相关值的平方，获得第一平方值；
第一相位解调模块用于根据第一平方值，解调出第一相位值；
第一频偏输出模块用于将第一相位值转换为第一频偏估计值。
在其中一个实施例中，第二频偏估计模块包括第二符号相关器、第二平方运算模块、第二相位解调模块和第二频偏输出模块；
第二符号相关器用于将第一扩频信号与第三扩频信号共轭相乘，获得第二相关值；
第二平方运算模块用于计算第二相关值的平方，获得第二平方值；
第二相位解调模块用于根据第二平方值，解调出第二相位值；
第二频偏输出模块用于将第二相位值转换为第二频偏估计值。
附图说明
图1为一实施方式的扩频通信捕获方法流程图；
图2为另一实施方式的扩频通信捕获方法流程图；
图3为再一实施方式的扩频通信捕获方法流程图；
图4为一实施方式的扩频通信捕获装置模块结构图；
图5为一实施方式的扩频通信捕获系统模块结构图；
图6为一实施方式的第一频偏估计模块结构图；
图7为另一实施方式的扩频通信捕获系统模块结构图；
图8为一实施方式的第二频偏估计模块结构图；
图9为又一实施方式的扩频通信捕获系统模块结构图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明
本发明实施例提供了一种扩频通信捕获方法。
图1为一实施方式的扩频通信捕获方法流程图，如图1所示，一实施方式的扩频通信捕获方法包括步骤S100至S104：
S100，获取第一扩频信号和第二扩频信号；其中，第一扩频信号为第一历史时刻的扩频信号，第二扩频信号为第二历史时刻的扩频信号；
其中，扩频通信系统的输入信号为数字信号。射频前端在对扩频通信系统的输入信号进行变频、滤波和模数变换等处理后，输出的信号为扩频信号。在其中一个实施例中，可周期性获取扩频信号，第一历史时刻与第二历史时刻的时间差等于任意一个或多个采样周期。作为一个较优的实施方式，在第一历史时刻获取到第一扩频信号后，延时任意一个或多个采样周期，再获取第二扩频信号。
其中，为便于理解，以下以直接序列扩频(direct-sequence spread spectrum，DSSS)通信系统为例，对本实施例所提供的技术方案进行解释。
在直接序列扩频通信系统中，扩频信号可表示为：
其中，St为发送的符号，C为预设扩频码，w0＝2πf0为载波角速度，wd＝2πfd为频偏引起的角速度，为载波的随机相位，均匀分布于[0,2π)，n(t)为均值为0的高斯白噪声。
以周期性对扩频信号进行采样，采样时间为Tc，则相邻个N1采样周期的两个扩频信号dat0和dat1可分别表示为：
其中，t0为第一历史时刻，t1为第二历史时刻，dat0为第一扩频信号，dat1为第二扩频信号。
S101，根据第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值；
其中，在确定第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积后，可根据该乘积确定相位和相位对应的频偏，以获得第一频偏估计值。其中，第一频偏估计值为计算出的扩频信号波摆动的最大幅度。
在其中一个实施例中，图2为另一实施方式的扩频通信捕获方法流程图，如图2所示，步骤S101中根据第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值的过程，包括步骤S200和S201：
S200，计算第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积的平方，得到第一平方值；
以直接序列扩频通信系统为例，第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘结果如下式：
R1＝dat1·dat0 *＝s1·s0 **exp(j2πfd1N1Tc)
其中，R1为第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘结果。
其中，考虑扩频信号的调制方式差异，s1·s0 *有两种可能的取值：1，-1。因此，将第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘结果R1取平方，可消除s1·s0 *取值模糊的情况。
第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘结果R1取平方为：
R1 2＝exp(j4πfd1N1Tc)。
S201，对第一平方值取相位角，得到第一频偏估计值。
其中，对第一平方值R1 2取相位角，如下式：
angle(R1 2)＝4πfd1N1Tc
因此，第一频偏估计值为：
在其中一个实施例中，还包括步骤，对第一平方值R1 2进行滤波处理。
作为一个较优的实施方式，可选用IIR滤波器对第一平方值R1 2进行滤波处理，以消除第一平方值R1 2中的噪声。
滤波处理后的第一频偏估计值为：
其中，E[·]表示均值。
S102，根据第一频偏估计值对当前时刻射频前端输出的扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；
以直接序列扩频通信系统为例，在获得第一频偏估计值后，根据第一频偏估计值直接对当前时刻射频前端输出的扩频信号进行补偿，获得的经补偿后的扩频信号如下式：
其中，datn为扩频信号，dat_cmpn为经补偿后的扩频信号。
在其中一个实施例中，如图2所示，还包括步骤S300和S301：
S300，获取第三扩频信号；其中，第三扩频信号为第三历史时刻的扩频信号；其中，第三历史时刻在第二历史时刻之后，第二历史时刻在第一历史时刻之后；
S301，根据第一扩频信号与三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值；
其中，第三历史时刻与第一历史时刻的时间差大于第二历史时刻与第一历史时刻的时间差；
步骤S102中，根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿的过程，包括步骤S302：
S302，根据第一频偏估计值与第二频偏估计值之和，对扩频信号进行补偿。
以直接序列扩频通信系统为例，周期性对扩频信号进行采样，采样时间为Tc，则相邻个N2采样周期的两个扩频信号dat0和dat2可分别表示为：
其中，t0为第一历史时刻，t2为第三历史时刻，dat0为第一扩频信号，dat1为第三扩频信号，N2＞N1。
其中，在确定第一扩频信号与第三扩频信号共轭相乘的乘积后，可根据该乘积确定相位和相位对应的频偏，以获得第二频偏估计值。其中，第二频偏估计值为计算出的扩频信号波摆动的最大幅度。
在其中一个实施例中，图3为再一实施方式的扩频通信捕获方法流程图，如图3所示，步骤S301中根据第一扩频信号与三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值的过程，包括步骤S400和S401：
S400，计算第一扩频信号与第三扩频信号共轭相乘的乘积的平方，得到第二平方值；
以直接序列扩频通信系统为例，第一扩频信号与第三扩频信号共轭相乘结果如下式：
R2＝dat2·dat0 *＝s1·s0 **exp(j2πfd2N2Tc)
其中，R2为第一扩频信号与第三扩频信号共轭相乘结果。
其中，考虑扩频信号的调制方式差异，s1·s0 *有两种可能的取值：1，-1。因此，将第一扩频信号与第三扩频信号共轭相乘结果R2取平方，可消除s1·s0 *取值模糊的情况。
第一扩频信号与第三扩频信号共轭相乘结果R2取平方为：
R2 2＝exp(j4πfd2N2Tc)。
S401，对第二平方值取相位角，得到第二频偏估计值。
其中，对第二平方值R2 2取相位角，如下式：
angle(R2 2)＝4πfd2N2Tc
因此，第二频偏估计值为：
在其中一个实施例中，还包括步骤，对第二平方值R2 2进行滤波处理。
作为一个较优的实施方式，可选用IIR滤波器对第二平方值R2 2进行滤波处理，以消除第二平方值R2 2中的噪声。
滤波处理后的第二频偏估计值为：
其中，E[·]表示均值。
其中，在相邻采样周期越多时，抗噪声能力越好，但频偏估计范围减少。通过设置两个采样周期的间隔，在保证频偏估计范围的前提下，提高频偏估计值的精确性。
其中，第一频偏估计值与第二频偏估计值之和，总频偏值
在其中一个实施例中，将第二频偏估计值设为0。在获得码元信息后，保持第一频偏估计值不变，根据采样周期更新第二频偏估计值，以更新总频偏值。
以直接序列扩频通信系统为例，在获得总频偏值后，根据总频偏值对射频前端输出的扩频信号进行补偿，获得的经补偿后的扩频信号如下式：
其中，datn为扩频信号，dat_cmpn为经补偿后的扩频信号。
S103，根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；
以直接序列扩频通信系统为例，根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，如下式：
dat_corr＝conv(dat_cmpn,C)
其中，dat_corr为经相关运算后的扩频信号。
S104，确定经相关运算后的扩频信号的峰值，并根据峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。
在确定经相关运算后的扩频信号后，搜索经相关运算后的扩频信号的峰值，确定该峰值的位置。
在确定峰值位置后，根据该峰值位置对应的经相关运算后的扩频信号，确定码元信息，码元信息用于表征帧捕获成功。
在其中一个实施例中，如图2所示，步骤S104中根据峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息的过程，包括步骤S500：
S500，对峰值位置对应的经相关运算后的扩频信号解调，获得于表征帧捕获成功的码元信息。
以直接序列扩频通信系统为例，码元信息如下式：
其中，为码元信息，dat_corr(p)为峰值位置对应的经相关运算后的扩频信号。
在其中一个实施例中，第一扩频信号包括第一历史时刻射频前端输出的扩频信号以及第一历史时刻经相关运算后的扩频信号；第二扩频信号包括第二历史时刻射频前端输出的扩频信号；第三扩频信号包括第三历史时刻经相关运算后的扩频信号；
根据第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值的过程，包括步骤：
根据第一历史时刻射频前端输出的扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值；
根据第一扩频信号与三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值的过程，包括步骤：
根据第一历史时刻经相关运算后的扩频信号与三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值。
上述任一实施例的扩频通信捕获方法，通过获取具备时间差的第一扩频信号和第二扩频信号，根据二者的共轭相乘的乘积得到第一频偏估计值。进一步地，根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；在经相关运算后的扩频信号大于预设阈值时，确定经相关运算后的扩频信号的峰值位置，并根据峰值位置对应的经相关运算后的扩频信号，获得用于表征帧捕获成功的码元信息。基于此，通过第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，获得表征帧捕获成功的码元信息的方式，可有效地简化传统帧捕获方式的二维搜索算法，提高帧捕获的鲁棒性，提高了在复杂环境下的帧捕获能力和速度。
本发明实施例还提供了一种扩频通信捕获装置。
图4为一实施方式的扩频通信捕获装置模块结构图，如图4所示，一实施方式的扩频通信捕获装置包括模块100至104：
第一信号获取模块100，用于获取第一扩频信号和第二扩频信号；其中，第一扩频信号为第一历史时刻的扩频信号，第二扩频信号为第二历史时刻的扩频信号；
第一频偏估计模块101，用于根据第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值；
在其中一个实施例中，根据第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值的过程，包括步骤：
计算第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积的平方，得到第一平方值；
对第一平方值取相位角，得到第一频偏估计值。
补偿模块102，用于根据第一频偏估计值对当前时刻射频前端输出的扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；
在其中一个实施例中，还包括步骤：
获取第三扩频信号；其中，第三扩频信号为第三历史时刻的扩频信号；其中，第三历史时刻在第二历史时刻之后，第二历史时刻在第一历史时刻之后；
根据第一扩频信号与三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值；
根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿的过程，包括步骤：
根据第一频偏估计值与第二频偏估计值之和，对扩频信号进行补偿。
相关运算模块103，用于根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；
在其中一个实施例中，根据第一扩频信号与第三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值的过程，包括步骤：
计算第一扩频信号与第三扩频信号共轭相乘的乘积的平方，得到第二平方值；
对第二平方值取相位角，得到第二频偏估计值。
码元信息确定模块，用于确定经相关运算后的扩频信号的峰值，并根据峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。
在其中一个实施例中，根据峰值位置对应的经相关运算后的扩频信号，获得用于表征帧捕获成功的信息比特值的过程，包括步骤：
对峰值位置对应的经相关运算后的扩频信号解调，获得于表征帧捕获成功的码元信息。
码元信息确定模块104，用于确定经相关运算后的扩频信号的峰值，并根据所述峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。
上述任一实施例的扩频通信捕获装置，通过获取具备时间差的第一扩频信号和第二扩频信号，根据二者的共轭相乘的乘积得到第一频偏估计值。进一步地，根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；在经相关运算后的扩频信号大于预设阈值时，确定经相关运算后的扩频信号的峰值位置，并根据峰值位置对应的经相关运算后的扩频信号，获得用于表征帧捕获成功的码元信息。基于此，通过第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，获得表征帧捕获成功的码元信息的方式，可有效地简化传统帧捕获方式的二维搜索算法，提高帧捕获的鲁棒性，提高了在复杂环境下的帧捕获能力和速度。
在一个实施例中还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行程序时实现如上述各实施例中的任意一种扩频通信捕获方法。
上述计算机设备，通过处理器上运行的计算机程序，获取具备时间差的第一扩频信号和第二扩频信号，根据二者的共轭相乘的乘积得到第一频偏估计值。进一步地，根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；在经相关运算后的扩频信号大于预设阈值时，确定经相关运算后的扩频信号的峰值位置，并根据峰值位置对应的经相关运算后的扩频信号，获得用于表征帧捕获成功的码元信息。基于此，通过第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，获得表征帧捕获成功的码元信息的方式，可有效地简化传统帧捕获方式的二维搜索算法，提高帧捕获的鲁棒性，提高了在复杂环境下的帧捕获能力和速度。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一非易失性的计算机可读取存储介质中，如本发明实施例中，该程序可存储于计算机系统的存储介质中，并被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各扩频通信捕获方法的实施例的流程。其中，的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
据此，在一个实施例中还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上述各实施例中的任意一种扩频通信捕获方法方法。
上述计算机存储介质，通过其存储的计算机程序，获取具备时间差的第一扩频信号和第二扩频信号，根据二者的共轭相乘的乘积得到第一频偏估计值。进一步地，根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；在经相关运算后的扩频信号大于预设阈值时，确定经相关运算后的扩频信号的峰值位置，并根据峰值位置对应的经相关运算后的扩频信号，获得用于表征帧捕获成功的码元信息。基于此，通过第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，获得表征帧捕获成功的码元信息的方式，可有效地简化传统帧捕获方式的二维搜索算法，提高帧捕获的鲁棒性，提高了在复杂环境下的帧捕获能力和速度。
本发明实施例还提供了一种扩频通信捕获系统。
图5为一实施方式的扩频通信捕获系统模块结构图，如图5所示，一实施方式的扩频通信捕获系统包括第一频偏估计模块1000、频偏补偿模块1001、码相关器1002、峰值搜索模块1003和解调器1004；
第一频偏估计模块1000用于获取第一扩频信号和第二扩频信号，并用于根据第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值；其中，第一扩频信号为第一历史时刻的扩频信号，第二扩频信号为第二历史时刻的扩频信号；
其中，第一频偏估计模块1000接收数字信号类型的第一扩频信号和第二扩频信号，通过对第一扩频信号和第二扩频信号的处理，输出数字信号类型的第一频偏估计值。作为一个较优的实施方式，第一频偏估计模块1000通过直接对射频前端的输出进行采样，获得第一扩频信号和第二扩频信号。
在其中一个实施例中，第一频偏估计模块1000选用处理器。在其中一个实施例中，图6为一实施方式的第一频偏估计模块结构图，如图6所示，第一频偏估计模块1000包括第一符号相关器2000、第一平方运算模块2001、第一相位解调模块2002和第一频偏输出模块2003；
第一符号相关器2000用于将第一扩频信号与第二扩频信号共轭相乘，获得第一相关值；
在其中一个实施例中，第一符号相关器2000可选用相关器或相关电路，以提取出第一相关值。
第一平方运算模块2001用于计算第一相关值的平方，获得第一平方值；
在其中一个实施例中，第一平方运算模块2001可选用平方运算电路或乘法电路。
第一相位解调模块2002用于根据第一平方值，解调出第一相位值；
在其中一个实施例中，第一相位解调模块2002可选用相位解调器或相位解调电路。
第一频偏输出模块2003用于将第一相位值转换为第一频偏估计值。
在其中一个实施例中，第一频偏输出模块2003可选用处理器或运算电路。
在其中一个实施例中，第一频偏估计模块1000还包括第一滤波模块；
第一滤波模块用于滤除第一平方值中的噪声。
在其中一个实施例中，第一滤波模块可选用低通或带通滤波器。
在其中一个实施例中，图7为另一实施方式的扩频通信捕获系统模块结构图，如图7所示，另一实施方式的扩频通信捕获系统还包括第二频偏估计模块3000和总频偏模块3001；
第二频偏估计模块3000用于获取第三扩频信号，并用于根据第一扩频信号与三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值；其中，第三扩频信号为第三历史时刻的扩频信号；其中，第三历史时刻与第一历史时刻的时间差大于第二历史时刻与第一历史时刻的时间差；
其中，第二频偏估计模块3000接收数字信号类型的第一扩频信号和第三扩频信号，通过对第一扩频信号和第三扩频信号的处理，输出数字信号类型的第二频偏估计值。作为一个较优的实施方式，第二频偏估计模块3000通过直接对峰值搜索模块1003的输出进行采样，获得第一扩频信号和第二扩频信号。
在其中一实施例中，第二频偏估计模块3000选用处理器。在其中一个实施例中，图8为一实施方式的第二频偏估计模块结构图，如图8所示，第二频偏估计模块3000包括第二符号相关器4000、第二平方运算模块4001、第二相位解调模块4002和第二频偏输出模块4003；
第二符号相关器4000用于将第一扩频信号与第三扩频信号共轭相乘，获得第二相关值；
在其中一个实施例中，第二符号相关器4000可选用相关器或相关电路，以提取出第二相关值。
第二平方运算模块4001用于计算第二相关值的平方，获得第二平方值；
在其中一个实施例中，第二平方运算模块4001可选用平方运算电路或乘法电路。
第二相位解调模块4002用于根据第二平方值，解调出第二相位值；
在其中一个实施例中，第二相位解调模块4002可选用相位解调器或相位解调电路。
第二频偏输出模块4003用于将第二相位值转换为第二频偏估计值。
在其中一个实施例中，第二频偏输出模块4003可选用处理器或运算电路。
在其中一个实施例中，第二频偏估计模块2000还包括第二滤波模块；
第二滤波模块用于滤除第二平方值中的噪声。
总频偏模块3001用于获得第一频偏估计值与第二频偏估计值之和，并用于将第一频偏估计值与第二频偏估计值之和输出至频偏补偿模块1001，以指示频偏补偿模块1001根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号。
在其中一个实施例中，图9为又一实施方式的扩频通信捕获系统模块结构图，如图9所示，又一实施方式的扩频通信捕获系统还包括射频前端模块5000；
射频前端模块5000包括混频器5001、滤波器5002和模数转换器5003；
混频器5001用于接入扩频通信系统的输入信号，并用于对输入信号作变频处理；
滤波器5001用于滤除变频处理后的信号的噪声；
模数转换器5003用于将滤波器5001输出的信号作模数转换，得到扩频信号。
频偏补偿模块1001用于根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；
在其中一个实施例中，频偏补偿模块1001可选用补偿电路。
码相关器1002用于根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；
峰值搜索模块1003用于在经相关运算后的扩频信号大于预设阈值时，确定经相关运算后的扩频信号的峰值位置；
在其中一个实施例中，峰值搜索模块1003可选用峰值搜索电路或可运算峰值搜索算法的处理器。
解调器1004用于根据峰值位置对应的经相关运算后的扩频信号，获得用于表征帧捕获成功的码元信息。
上述任一实施例的扩频通信捕获系统，通过获取具备时间差的第一扩频信号和第二扩频信号，根据二者的共轭相乘的乘积得到第一频偏估计值。进一步地，根据第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；根据预设扩频码对经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；在经相关运算后的扩频信号大于预设阈值时，确定经相关运算后的扩频信号的峰值位置，并根据峰值位置对应的经相关运算后的扩频信号，获得用于表征帧捕获成功的码元信息。基于此，通过第一频偏估计值对扩频信号进行补偿，获得表征帧捕获成功的码元信息的方式，可有效地简化传统帧捕获方式的二维搜索算法，提高帧捕获的鲁棒性，提高了在复杂环境下的帧捕获能力和速度。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种扩频通信捕获方法，其特征在于，包括步骤：
获取第一扩频信号和第二扩频信号；其中，所述第一扩频信号为第一历史时刻的扩频信号，所述第二扩频信号为第二历史时刻的扩频信号；
根据所述第一扩频信号与所述第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值；
根据所述第一频偏估计值对当前时刻射频前端输出的扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；
根据预设扩频码对所述经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；
确定经相关运算后的扩频信号的峰值，并根据所述峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。
2.根据权利要求1所述的扩频通信捕获方法，其特征在于，还包括步骤：
获取第三扩频信号；其中，所述第三扩频信号为第三历史时刻的扩频信号，且所述第三历史时刻在所述第二历史时刻之后，所述第二历史时刻在所述第一历史时刻之后；
根据所述第一扩频信号与所述三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值；
所述根据所述第一频偏估计值对所述扩频信号进行补偿的过程，包括步骤：
根据所述第一频偏估计值与所述第二频偏估计值之和，对所述扩频信号进行补偿。
3.根据权利要求1所述的扩频通信捕获方法，其特征在于，所述根据所述第一扩频信号与所述第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值的过程，包括步骤：
计算第一扩频信号与所述第二扩频信号共轭相乘的乘积的平方，得到第一平方值；
对所述第一平方值取相位角，得到所述第一频偏估计值。
4.根据权利要求1所述的扩频通信捕获方法，其特征在于，所述根据所述第一扩频信号与所述第三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值的过程，包括步骤：
计算第一扩频信号与所述第三扩频信号共轭相乘的乘积的平方，得到第二平方值；
对所述第二平方值取相位角，得到所述第二频偏估计值。
5.根据权利要求1所述的扩频通信捕获方法，其特征在于，所述根据所述峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息的过程，包括步骤：
对所述峰值解调，获得于表征帧捕获成功的码元信息。
6.根据权利要求2所述的扩频通信捕获方法，其特征在于，所述第一扩频信号包括第一历史时刻射频前端输出的扩频信号以及第一历史时刻经相关运算后的扩频信号；所述第二扩频信号包括第二历史时刻射频前端输出的扩频信号；所述第三扩频信号包括第三历史时刻经相关运算后的扩频信号；
所述根据所述第一扩频信号与所述第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值的过程，包括步骤：
根据所述第一历史时刻射频前端输出的扩频信号与所述第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值；
所述根据所述第一扩频信号与所述三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值的过程，包括步骤：
根据所述第一历史时刻经相关运算后的扩频信号与所述三扩频信号共轭相乘的乘积，得到第二频偏估计值。
7.一种扩频通信捕获装置，其特征在于，包括：
第一信号获取模块，用于获取第一扩频信号和第二扩频信号；其中，所述第一扩频信号为第一历史时刻的扩频信号，所述第二扩频信号为第二历史时刻的扩频信号；
第一频偏估计模块，用于根据所述第一扩频信号与所述第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值；
补偿模块，用于根据所述第一频偏估计值对当前时刻射频前端输出的扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；
相关运算模块，用于根据预设扩频码对所述经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；
码元信息确定模块，用于确定经相关运算后的扩频信号的峰值，并根据所述峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任意一项所述的扩频通信捕获方法。
9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至6意一项所述的扩频通信捕获方法。
10.一种扩频通信捕获系统，其特征在于，包括第一频偏估计模块、频偏补偿模块、码相关器、峰值搜索模块和解调器；
所述第一频偏估计模块用于获取第一扩频信号和第二扩频信号，并用于根据所述第一扩频信号与所述第二扩频信号共轭相乘的乘积，得到第一频偏估计值；其中，所述第一扩频信号为第一历史时刻的扩频信号，所述第二扩频信号为第二历史时刻的扩频信号；
所述频偏补偿模块用于根据所述第一频偏估计值对当前时刻射频前端输出的扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号；
所述码相关器用于根据预设扩频码对所述经补偿后的扩频信号进行相关运算，得到经相关运算后的扩频信号；
所述峰值搜索模块用于确定经相关运算后的扩频信号的峰值；
所述解调器用于根据所述峰值获得用于表征帧捕获成功的码元信息。
11.根据权利要求10所述的扩频通信捕获系统，其特征在于，还包括第二频偏估计模块和总频偏模块；
所述第二频偏估计模块用于获取第三扩频信号；其中，所述第三扩频信号为第三历史时刻的扩频信号；其中，所述第三历史时刻在所述第二历史时刻之后，所述第二历史时刻在所述第一历史时刻之后；
所述总频偏模块用于获得所述第一频偏估计值与所述第二频偏估计值之和，并用于将所述第一频偏估计值与所述第二频偏估计值之和输出至所述频偏补偿模块，以指示所述频偏补偿模块根据所述第一频偏估计值对所述扩频信号进行补偿，得到经补偿后的扩频信号。
12.根据权利要求10所述的扩频通信捕获系统，其特征在于，所述第一频偏估计模块包括第一符号相关器、第一平方运算模块、第一相位解调模块和第一频偏输出模块；
所述第一符号相关器用于将所述第一扩频信号与所述第二扩频信号共轭相乘，获得第一相关值；
所述第一平方运算模块用于计算所述第一相关值的平方，获得第一平方值；
所述第一相位解调模块用于根据所述第一平方值，解调出第一相位值；
所述第一频偏输出模块用于将所述第一相位值转换为第一频偏估计值。
13.根据权利要求11所述的扩频通信捕获系统，其特征在于，所述第二频偏估计模块包括第二符号相关器、第二平方运算模块、第二相位解调模块和第二频偏输出模块；
所述第二符号相关器用于将所述第一扩频信号与所述第三扩频信号共轭相乘，获得第二相关值；
所述第二平方运算模块用于计算所述第二相关值的平方，获得第二平方值；
所述第二相位解调模块用于根据所述第二平方值，解调出第二相位值；
所述第二频偏输出模块用于将所述第二相位值转换为第二频偏估计值。
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