一种直接序列扩频系统的大频偏二次捕获算法

研究多普勒频偏大于码元速率的扩频信号捕获问题和大频偏估计的模糊问题,提出了一种扩频系统的大频偏二次捕获算法,并提出了二次捕获概念.该算法采用时频并行搜索的大频偏估计完成频偏预估计和补偿,将准基带信号的频偏预估解扩值进行预处理后构造相邻频点,并依据该频点对输入信号进行二次捕获消除频偏粗估计的频点模糊,完成大频偏下的正确捕获输出原始数据信息.仿真和实测结果表明,该算法采用时频并行搜索的大频偏预估计、FFT细频偏估计与二次捕获相结合的方法可以有效缩短二次捕获的时间,满足大频偏下载波快速同步要求,提高了低信噪比通信环境下的捕获概率,算法实现简单、灵活,频偏估计精度高.     

载波与码相位分离的载波频偏估计算法

文章提出一种将载波与码相位分离的载波频偏估计算法。该算法可以高精度、快速地估计卫星信号的载波频偏。算法的主要思想是:在对卫星数字中频信号下变频后,将I、Q2路信号直接做乘法运算,实现二相码相位与载波频偏的分离,然后对信号进行FFT频谱分析和频率精细估计,实现载波频偏的精确估计。仿真实验表明此算法简单易行,可以实现高动态扩频信号的捕获,适用于导航接收机的开发。此外,此算法为近地轨道(LEO)通信领域的研究提供了一个新思路。     

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.     

极低信噪比环境下的P码二维直接捕获改进算法

针对极低信噪比环境下GPS系统中超长精密测距码(P码)直接捕获的问题,传统的滑动相关法已无法满足P码直接快速捕获的要求,分析了现有常用FFT校频快速捕获技术性能以及FFT运算长度与信号输入信噪比的关系,指出了现有算法的不足,在此基础上提出一种在极低信噪比环境下的码捕获新方法--利用非对称FFT计算和视频积累相结合的 P码直接捕获改进算法,仿真结果表明,即使在-35 dB的极低信噪比情况下,算法也可快速实现P码的直接捕获,最后给出算法的FPGA实测结果,进一步验证了算法的可实现性及有效性.     

可纠正多普勒频率误捕的扩频信号捕获改进算法

针对直接序列扩频信号捕获过程中可能存在的多普勒频率误捕问题,提出一种可纠正此误捕问题的伪码捕获改进算法. 该算法利用首次捕获得到的伪码相位估计值对接收信号进行解扩,再通过快速傅里叶变换(FFT)对解扩后的信号进行多普勒频率估计,将首次捕获的多普勒频率估计值与FFT结果幅度最大值对应的频率点进行比较,判断是否发生了多普勒频率误捕,如果发生误捕,进行纠正,给出正确的多普勒频率估计值. 仿真结果表明,该算法能有效纠正多普勒频率误捕问题,得到正确的捕获结果.     

基于I-Rife算法的突发扩频信号捕获系统设计

为了提高突发扩频通信每帧数据的传输利用率,节省捕获时间,设计基于I-Rife算法的突发扩频信号捕获系统。本系统主要分为粗捕获单元和细捕获单元,粗捕获单元通过匹配滤波器捕获码相位和多普勒频率粗估计值,细捕获单元通过I-Rife算法对多普勒频率进行精确估计。研究结果表明:在系统捕获多普勒频率的过程中,I-Rife算法比DFT直接谱估计算法和Rife算法具有更好的频率估计精度和全频段更稳定的频率估计性能;在系统要求的频率精度内,I-Rife算法使用了比DFT直接谱估计算法更少的FFT运算点数,达到了提高数据传输利用率和减少捕获时间的目的,更适合工程应用。     

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.     

多通道直扩信号并行捕获算法

为了缩短多通道直接序列扩频信号的捕获时间,提出了一种新的多通道并行捕获算法.该算法将多个通道的伪码序列进行叠加,形成一个新的伪码序列,由新的伪码序列和多通道直扩信号进行相关,检测到信号后再判决具体通道.分析和仿真结果均表明,提出的算法在不增加实现资源的情况下,以少量降低相关信噪比为代价缩短了捕获时间,适用于多通道直扩信号的快速捕获.     

软扩频多址信号盲分离

为解决软扩频信号多址干扰问题,根据不同用户信息彼此独立且扩频码不相关的特点,采用多个接收端接收数据并运用Fast-ICA算法,实现了Walsh码软扩频多址信号盲分离及伪码序列估计。首先根据已知的伪码速率和伪码周期对接收信号进行采样分组,接着利用主分量分析法对分组信号进行降维白化,最后应用Fast-ICA算法实现软扩频多址信号的盲分离和伪码序列估计。仿真结果表明:该算法在一定信噪比范围内能够实现不多于5个用户的Walsh码软扩频多址信号盲分离并估计出伪码序列。     

基于FFT的GPS信号快速捕获算法研究

GPS信号捕获是GPS接收机信号处理的关键技术之一,选择合适的捕获方法对接收机的工作性能有很大改善.传统的串行捕获算法计算量大,捕获时间长,无法满足GPS接收机实时处理的要求,而基于FFT的GPS信号快速捕获算法弥补了串行捕获算法的不足.通过MATLAB仿真对基于FFT的GPS信号快速捕获算法进行了仿真实验,并采用Monte Carlo方法对算法的频偏及码偏估计性能进行验证.仿真结果验证了FFT捕获算法的有效性和可靠性.     

基于FFT的高数据率低信噪比下的长码直捕算法

在伪码测距系统中,高信息速率的长码直扩技术可提高通信性能、改善测距精度,但与此同时弱信号的长码捕获存在巨大挑战.为此,提出一种基于FFT技术的长码直捕改进算法,主要包括非连续式码相位搜索和并行载波多普勒搜索策略、基于位同步的全比特相干积累算法和基于频率补偿的时频二维约束Tong判决算法.理论分析和仿真结果均表明,该直捕算法不仅能降低资源消耗、缩短捕获时间、大幅度降低虚警概率,还能消除能量累加时由于比特翻转所带来的影响.所提出的算法可实现虚警概率低于10-6,检测概率大于99.5%,捕获时间小于5 s的盲捕性能.      

M元正交扩频快速同步方法

提出了一种M元正交扩频总体方案,按这种方式传输数据时,发送信号不存在潜在的周期性,数据难以被检测或截获,因此,系统的抗干扰和抗截获性能得到了很好的保障.当伪码较长、载波多普勒频移较大时,传统的同步捕获算法进行的FFT点数较多,复数乘加运算量大,耗时长,而在较长的捕获时间内,捕获得到的参数估计过于陈旧,无法应用于载波跟踪,为此,文中提出了一种改进的快速同步方法.该算法能在搜索出同步点位置的同时,有效估计载波频偏,进行频偏纠正,并且计算复杂度明显降低.     

一种基于序列最大似然的多进制扩频捕获算法

针对多进制扩频系统的伪码捕获问题,通过分析多进制最小频移键控(MSK)正交扩频调制信号的组成规律,提出一种适合MSK调制系统的快速捕获算法.该方法将似然函数的计算分成两部分,分别用两个匹配滤波器实现,得到的似然函数计算单元实现结构简单,适合现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现.后级的多码元累加结构可提高系统低信噪比下的捕获性能.分析了该算法在MSK调制的多进制正交扩频系统中的捕获性能以及频差、信噪比等因素对检测概率的影响.仿真实验结果和性能推导验证了该方法的可行性.     

帧同步辅助载波恢复在DSSS信号同步中的应用

为了解决直接序列扩频(DSSS)接收机中的载波恢复问题,将快速Fourier变换(FFT)与帧同步相结合,提出一种联合的载波恢复算法。基于FFT对频偏的估计结果,利用电文中的帧头数据呈现的特殊性质辅助载波恢复。仿真结果表明:当频偏超出FFT可估计范围1倍时,仍然可以通过帧同步辅助进行正确载波恢复,在同样的预检测积分条件下将鉴频范围扩大1倍至±Rs/2(Rs为预检测积分频率)。该方法简单易行,可将DSSS信号同步的效率提高1倍。     

改进的双块补零P码直接捕获算法

针对低信噪比和高动态环境下的P码直接捕获问题,本文对传统双块补零算法进行改进,提出一种分段旋转双块补零算法.算法通过分段FFT得到各数据段的频谱;通过频谱的循环移位进行频率斜升和初始频偏补偿,再求出频率补偿后的各段数据与本地伪码的相关值并进行非相干累加;对相关峰峰值进行恒虚警检测和抛物插值.仿真结果表明,本文所提算法与传统双块补零算法相比,检测概率和参数估计精度大致相当,捕获时间降低80%,逻辑运算单元和存储单元分别减少64%和99%.同时给出了不同系统要求下的关键参数选取方法,使算法具有较高的实用性.      

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.