[发明专利]减少大动态下扩频码捕获时间的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接序列扩频系统的扩频序列捕获方法。主要用于直接序列扩频系统的数字基带设备，多谱勒范围达到±1MHz以上，多谱勒变化率达到100KHz/S以上的大动态下直接序列扩频系统扩频码的快速捕获。

背景技术

扩频通信是二十一世纪通信领域研究最广泛深入的通信体制之一。特别在今天日益复杂的信道环境以及个人通信倍受关注的社会需求环境中，扩频通信优秀的保密性和抗噪声性能显得十分重要。在整个扩频系统中，接收端对发送端扩频码的捕获是一项决定整个系统成败的关键技术。所谓直接序列(DS)扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。

 随着现代空间技术的发展，飞行器的作用距离越来越远，飞行速度越来越快，速度变化率越来越大，这给扩频测控系统带来了新的问题：首先为了解决超远距离通信，保证到达地球的信号强度在一定的水平，需要把工作频段提高到Ka频段。在飞行器运动状态不变的情况下工作频段的提高会使传输信号包含更大的动态。其次飞行器速度的提高使传输信号的动态进一步扩大，另外速度变化率的提高导致多谱勒变化率相应增大。对于直接序列扩频系统扩频码的捕获来说需要搜索的多谱勒范围和多谱勒变化率扩大了很多。扩频码捕获有几个重要的指标，捕获灵敏度、捕获时间、可适应的动态范围。捕获灵敏度主要由积分时间决定，捕获时间与可适应的动态密切相关，捕获时间越短可适应的动态范围就越大。对于一次完整的捕获过程来说，捕获时间包括数据采样时间和处理时间。处理时间可以通过增加资源和优化算法来实现，当处理时间明显小于采样时间时，采样时间对整个捕获时间有着决定性的影响，要缩短整个捕获时间只能通过减少采样时间来完成。

通常直接序列扩频系统在发射端采用伪随机码(简称伪码)对信息码进行扩频;在接收端,只有当本地伪码和接收信号中的伪码在相位上达到同步,才能实现对信息码的解扩。伪码捕获的作用是实现伪码相位的粗同步和载波多谱勒的初步估计，为后续的伪码跟踪和载波跟踪环节提供相位和频率初值，所以伪码捕获是一个时频二维搜索过程。传统的伪码捕获通常采用的是直接对接收到的基带数据进行频率分槽的捕获算法，在信号中多谱勒范围较大时，首先多谱勒范围进行频率分槽，然后依次在各个频率槽内进行数据采样、存储和相关计算，最后从各个频率槽的相关结果中选择最大的相关值，以该相关值所对应的伪码相位和多谱勒值作为最终的捕获结果。现有技术扩频码捕获方法的不足之处在于，在大动态条件下，整个多谱勒频率范围被划分成很多个频率槽，在捕获过程中每个频率槽都要进行一次降采样和数据存储过程，这是因为每个频率槽都要进行各自的载波多谱勒补偿和码多谱勒补偿。一轮完整的捕获过程需要对所有频率槽进行重复采样，大量频率槽的采样时间叠加起来构成了整个捕获时间的瓶颈，不论如何减小处理时间，整个捕获时间都不会小于全部频率槽的采样时间之和。大动态扩频信号多谱勒范围宽，变化速度快，采用传统捕获方式进行捕获，不仅整个捕获时间较长，更重要的是由于多谱勒变化率很大，一轮搜索完成时信号中的载波多谱勒和扩频码相位已经发生很大改变，捕获结果变得毫无意义。如何在大动态下完成扩频码的快速捕获成为影响大动态直接序列扩频接收机性能的重要因素。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术在大动态直接序列扩频系统中捕获时间长、对多普勒的快速变化适应性差的问题，提供一种适应动态范围大，能够显著缩短捕获时间的扩频码捕获方法。