一种新的高动态直扩接收机快速码捕获方法

针对接收信号存在大频偏的高动态直扩接收机伪码捕获时间长的问题,分析了高动态环境下匹配滤波检测器相关长度与相关后输出信噪比的关系,比较了相关后的几种检测算法的性能,分析了FFT校频技术的性能.在此基础上提出一种在高动态环境下的码捕获新方法,该方法采用分段匹配滤波相关、最大选择检测算法和二次内插的FFT校频技术.根据新方法设计了捕获电路模块.Matlab系统仿真结果表明,新的捕获方法可以容忍校正更大的频率动态范围,在较低信噪比下快速完成码捕获功能.     

多普勒频移修正下的快速伪码捕获技术的实现

快速准确地实现伪码捕获是扩频通信研究的关键。在实际应用中,通常会存在噪声干扰和多普勒效应的影响,导致捕获难度变大。传统的串行捕获或并行捕获法存在捕获时间长、低信噪比环境下难以实现捕获或难以克服多普勒效应的影响等。详细研究了多普勒频移对伪码捕获的影响,利用FFT的算法进行伪码捕获,并对多普勒频移进行修正,通过仿真,证明了此种方法可以在低信噪比和较大多普勒效应下准确地实现伪码的快速捕获。     

用多码元累加择大判决法快速捕获PN码

针对短帧突发模式下,直接序列扩频(DSSS)系统短时间内以高检测概率捕获PN码相位这一矛盾,提出了一种数字匹配滤波器(DMF)非相干PN码快速捕获算法.在传统的择大判决法的基础上,用多码元累加单元取代逗留验证单元,从而不再需要估计信道,并提高了捕获速度.分析了该算法在QPSK-DSSS系统下的捕获性能以及频差、信噪比、扩频比等因素对检测概率的影响,实测结果证明了该算法可以在宽信噪比范围和一定频偏环境下实现PN码的快速捕获.     

基于FFT的P码捕获技术及FPGA实现

根据GPS P码的特性,提出了基于FFT的P码快速捕获方法。基于FPGA技术,介绍了P码快速捕获算法的硬件实现。根据算法原理以及系统特性,分析了捕获时间。测试结果表明,此系统能正确捕获GPS P码,且耗时较短,具有较好的灵活性和可扩展性。     

基于整数规划下遗传算法的P码直接捕获算法优化

P码直接捕获算法包含诸如平均点数、相干积累时间、非相干积累次数、频率步进量、唐检参数及快速傅里叶变换(FFT)运算单元数等10多个参数. 当在算法检测概率、虚警概率和捕获时间满足要求的约束下,对算法消耗的多种资源进行优化时,具有多约束、多变量、非线性和整数取值等难点. 为解决如此复杂的参数优化问题,提出一种整数规划下遗传算法应用于P码直接捕获算法. 该方法借鉴遗传算法的思想,并考虑P码直接捕获算法参数的整数取值要求,适合各种条件下的算法参数优化. 数值分析结果表明,该方法获得了最优的参数值,有助于实际应用.      

低信噪比下GPS信号P码直接捕获技术

对扩展复制重叠捕获技术和均值法,两种当前P码捕获频域处理的典型方法进行了性能分析和比较. 基于均值法提出一种最小资源P码直接捕获硬件实现方法,进行硬件系统设计和实现,对P码捕获的性能进行实际测试. 结果表明,在满足低信噪比捕获概率情况下,相对扩展复制重叠捕获技术和直接FFT法,均值法降低资源消耗,缩短捕获时间,达到设计指标要求.     

弱信号P码直捕方法研究

提出了一种新的基于快速傅里叶变换(FFT)的P码直捕方法,并采用TS201对其进行了具体实现.该方法采用时间分格将大的P码时间不确定度分割成若干小的时间分格,并配合外部存储器的使用,有效减少了直捕过程中FFT的次数,并且可实现各种灵活的捕获策略.分析了低信噪比下非相参积累后的捕获概率及虚警概率,提出了基于两次检测的"A+B"检测方法,既保证了检测性能,又降低了捕获时间.性能分析结果显示,该方法能够在60 s内完成捕获信噪比为-32 dB,时间不确定度为±1 s的P码直捕.     

低复杂度伪码迭代捕获方法

针对迭代消息传递的伪码捕获算法复杂度过高的问题,提出一种低复杂度伪码迭代捕获方法.将伪码迭代捕获方法分成迭代译码算法和向量选择算法2个步骤来讨论:首先,采用归一化简化方法对迭代译码算法进行改进,降低了算法的空间复杂度;其次,提出一种新的伪码向量选择算法,大大降低了算法的时间和空间复杂度.仿真结果显示:提出的伪码迭代捕获算法以低的复杂度,实现了较低信噪比下长伪码的快速捕获,且其捕获性能优于现有的伪码迭代捕获方法.     

一种改进的直扩系统大频偏二次捕获算法

针对卫星通信中低信噪比大频偏信号的精确捕获问题,提出了一种改进的直扩系统二次捕获算法. 算法首先通过基于FFT的码相位并行搜索完成频偏的预估计和补偿,构造一个不含扩频码的准基带信号,然后对此信号采用含有辅助结构的FFT实现频率的精确估计和校正. 仿真结果表明,本文所提算法与传统二次捕获算法相比捕获性能大致相当,资源消耗降低24%,捕获时间减少84%. 给出了不同信噪比和扩频比下关键参数的选取方法,使算法具有较高的实用性.      

一种新的直序列长伪码捕获方案

针对长序列伪码捕获的特点要求,对传统的序列估计伪码捕获方法进行改进,提出了差分序列估计伪码捕获算法和FFT频率校正技术相结合的方法作为长伪码的捕获方案,对其工作原理进行了分析和理论推导.仿真结果表明,在高斯白噪声的情况下,该方法在捕获长序列伪码时的性能与传统的序列估计法相比较,在较低信噪比的情况下有较大提高,并能适应10 kHz范围的多普勒频移环境.     

均值分组块补零P码直捕算法原理及实现

P码是长周期精密测距码,主要用于提供精确定位服务。提出了基于FFT的均值分组块补零P码直捕算法,通过直接平均法来降低运算量,用分段重叠补零法将连续的相干积分分解成普通的循环相关,对接收码和本地码的FFT结果缓存,用FFT结果的圆周移位代替多普勒频移搜索。硬件实现时采用双DDR2SDRAM缓存,32K点FFT单核复用的架构,详细描述了算法在FPGA上实现时的逻辑功能划分、核心子模块功能及具体实现方案。通过ModelSim仿真验证,算法提高了数据利用率,减少了捕获时间。     

Direct GPS P-Code Acquisition Method Based on FFT

Recently, direct acquisition of GPS P-code has received considerable attention to enhance the anti-jamming and anti-spoofing capabilities of GPS receivers. This paper describes a P-code acquisition method that uses block searches with large-scale FFT to search code phases and carrier frequency offsets in parallel. To limit memory use, especially when implemented in hardware, only the largest correlation result with its position information was preserved after searching a block of resolution cells in both the time and frequency domains. A second search was used to solve the code phase slip problem induced by the code frequency offset, Simulation results demonstrate that the probability of detection is above 0.99 for carrier-to-noise density ratios in excess of 40 dB. Hz when the predetection integration time is 0.8 ms and 6 non- coherent integrations are used in the analysis.     

定点FFT在TS201上的高效实现

针对美国模拟器件公司(ADI)推出的ADSP-TS201内部的DRAM存储器不适合标准结构快速傅里叶变换(FFT)对随机读写存储器要求的问题,采用SingLeton结构FFT,并给出了采用该结构FFT的程序流程,选择TS201内部适合定点FFT实现的汇编指令,通过合理安排指令并行和软件流水,在TS201上对定点FFT进行了高效实现.实例验证结果表明,完成32 K点FFT只需要0.46 ms,可用于GPS系统P码直捕的快速实现.     

BD2接收机P码直接捕获设计

P码直接捕获技术可提高BD2接收机的抗干扰能力和抗截获能力,是BD2军用接收机必须具备的功能.提出了基于匹配滤波和基于时域并行捕获两种P码直接捕获方法,并分别介绍了其工作原理和具体参数选择.通过计算两者的盲捕和重捕时间表明,两种实现方法均可以满足设计要求,可以实现对BD2长码的直接快速捕获.     

频域分段相干累加法在P码直捕系统中的应用

论文提出将频域分段相干累加法应用于P码直捕系统。首先对算法进行了介绍,然后给出了应用此算法的P码直捕的实现方案,分析了在高动态环境下其对硬件资源及工作速度的要求,研究表明应用频域分段相干累加法的P码直捕系统能够适应高动态环境,且大大节省了硬件资源。     

基于部分匹配滤波器和FFT的信号捕获方案的设计与实现

本文分析了传统的部分匹配滤波器(PMF,Partial Matched Filter)和快速傅立叶变换(FFT , Fast Fourier Transform)相结合的时域频域双并行的高速捕获算法,并在该算法的基础上,对比了几种捕获方案。这些方法采用了不同的PMF长度和不同的FFT点数,本文旨在一定的频率分辨率范围内,比较各种捕获方法的优缺点,设计并实现一套GPS信号捕获的方案。     

基于FPGA的GPS信号频域捕获算法设计及其实现

GPS信号捕获是GPS接收机的关键技术,针对常用的GPS接收机中采用的串行滑动相关捕获技术速度慢的缺点,设计了基于FPGA的频域快速捕获算法.与传统的时域相关捕获算法相比,采用FFT技术的频域捕获算法可以快速捕获到多普勒频移及C/A码相位延时.同时使用了系统级建模工具System Generator设计快速捕获算法的FPGA硬件方案,并采用时分复用的方式使每次相关运算共用一个FFT核,节省了大量的硬件资源.     

FFT and PLL based GPS signal processing for Software GPS Receiver

This paper presents FFT and PLL based GPS signal acquisition and tracking algorithms for a software GPS receiver. Conventional hardware based acquisition and tracking have some restrictions in processing signal with poor signal to noise ratio. The FFT of digitized local signals of multiple carrier frequencies for a specified Doppler band are pre-computed and are circular correlated with the digitized incoming signal from RF-front-end in an organized computational order. The global maximum of the correlation is associated with the closest estimates of the Doppler shift and the code shift. PLL refines the estimates to track the signal. Doppler information from an external source can readily be integrated to narrow down the frequency band for correlation and is especially useful for tracking in a high dynamic navigation situation. The performance of the proposed algorithms is evaluated through post processing of the IF signals acquired from a commercial hardware GPS receiver.