[发明专利]一种星载扩频接收机及其提高载波捕获精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及载波捕捉精度的信号处理方法，尤其涉及一种“粗捕后估计”的星载扩频接收机提高载波捕获精度的方法及星载扩频接收机。

背景技术

随着航天测控通信技术的发展，扩频测控系统在星地测控系统中起着关键作用,其核心是将伪码测距、伪码扩频、码分多址等数字通信技术引入到航天测控系统中,实现对卫星的遥控、遥测、跟踪、测距、测速等功能,完成测控任务,同时靠码分多址实现多地面站并发测控通信。

扩频测控系统包括上行链路和下行链路两部分，其中，上行链路是由地面测控站发送多通道扩频信号，穿越大气层，到达星载扩频接收机；下行链路即星上发射链路，是由星载扩频发射机发送多通道扩频信号，穿越大气层，到达地面测控站。

星载扩频接收机，作为扩频测控系统上行链路的重要部分，包括一路遥控通道和多路测距通道，遥控通道和测距通道相互独立，码分多址，共用同一载波。扩频通信使用的扩频码，也可称为伪码，扩频接收机的接收处理过程，首先将从天线输入的射频信号经过低噪声放大器、射频混频器和滤波器，将射频信号变频到中频后，通过自动增益控制（AGC，Auto Gain Control）输出给ADC(Analog-to-Digital Converter)采集器。之后，对ADC采集器采集的中频数字信号，采取扩频码-载波快速捕获，这一过程称为“粗捕获”，快速捕获单元将有一定误差的捕获结果，即载波频率和扩频码相位提供给跟踪环路；跟踪环路实现“细捕获”，完成精确跟踪，输出基带数据，建立星地测控通信的上行链路。

扩频接收机在完成“粗捕获”过程中，如果载波频率和扩频码相位的精确度能够提高，那么将缩短后续“细捕获”跟踪环路的响应时间，加快建立星地测控通信链路。

因此，为了提高多通道扩频接收机进入“细捕获”前载波频率的准确度，本发明提出了一种星载扩频接收机提高载波捕获精度的方法，即本发明在“粗捕获”与“细捕获”过程之间，加入“粗捕后处理”这一环节，用三角插值的方法估计更为准确的捕获频率。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种能够提高多通道扩频接收机进入“细捕获”前载波频率准确度的星载扩频接收机提高载波捕获精度的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种星载扩频接收机提高载波捕获精度的方法，从而提高捕获性能和缩短细捕获时间，具体包括如下步骤：

（1）数字下变频：中频处理机的快速捕获单元在星载扩频接收机载波频率的搜索范围中选取一个本地中频载波频率，并以此生成I、Q两路载波，与星载扩频接收机接收到的一中频数字信号进行数字下变频，将中频数字信号变频至零中频附近的I、Q正交信号；

（2）时域并行快速捕获：先对本地I、Q正交信号进行内插抽取，接着进行快速傅立叶变换（FFT，Fast Fourier Transform）处理，与本地伪码的FFT共轭结果进行复数乘法，并对复数乘法结果进行快速傅立叶逆变换(IFFT，Inverse Fast Fourier Transform)处理，求得时域各个扩频码相位的相关值；

（3）设计门限检测判决：对求得的时域各个扩频码相位的相关值进行最大值选取，并计算噪声均值的模方取大过程，根据相关值最大值和噪声均值的比值进行门限检测判决，从而判定是否在某处扩频码相位上存在大于噪声均值的相关值，并判定为捕捉到信号；

（4）载波频率搜索的遍历：当在该载波频率上有一个扩频码相位的相关值通过门限检测判决时，则说明捕获到扩频信号，则进入步骤（5）；当未通过信号判决门限时，则说明未成功捕获到扩频信号，在载波频率的搜索范围中以Δf为间隔选取下一个本地载波频率，并重复步骤（1）至步骤（4），直至所有本地载波频率范围依次搜索完成；

（5）粗捕后估计：在某一频率f_i上的某个扩频码相位上，快速捕获单元搜索到信号，且快速捕获单元向粗捕后估计提供若干捕获计算结果，并通过一估计算法对所述捕获计算结果估计得出较准确的频率值。

较佳地，所述捕获计算结果包括：

a、频率f_i上该扩频码相位的相关值Corr_i；

b、相邻频率f_i+1的f_i+Δf上该扩频码相位的相关值Corr_i+1；

c、相邻频率f_i-1的f_i-Δf上该扩频码相位的相关值Corr_i-1。