[发明专利]一种适应于长码字应用的改进PMF-FFT捕获方法

说明书

本发明涉及一种适应于长码字应用的改进PMF‑FFT捕获方法，包括以下步骤：将长为M的全匹配器分为N段X长的部分匹配滤波器；按照传统PMF‑FFT方法取接收信号与本地伪码相乘信号进行X长度累加，获得N个部分相关值，做N点的FFT；对N点FFT输出的频谱分量做相邻频谱数据差分，并与系数因子Q相乘完成归一化；将处理后的频谱分量与FFT输出的原始频谱分量对应比较，选择较大模值作为该点频谱值输出，用于判决；将系统输出的频谱分量与自动门限比较，选取大于门限的最大值分量为频偏值，同时对应的伪码位置为同步相位，完成伪码同步。本发明可以满足极低信噪比和随机频偏下的捕获性能需求。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种适应于长码字应用的改进PMF-FFT捕获方法。

背景技术

直接序列扩频(DSSS)具有发射功率低、抗干扰能力强、保密性好等优点，成为多项标准采用的物理层通信技术，广泛应用于多种通信领域。DSSS系统优越性的前提是精确的同步接收，因此接收端的捕获是其关键技术之一。频偏会引起伪码同步的相关峰衰落，在实际数字通信中，采用低成本晶振，若用传统的匹配滤波器捕获方法，晶振产生的频率漂移会造成捕获运算中相关峰值的严重衰减，捕获性能恶化，因此本文研究的是低信噪比环境下存在随机频偏时长码字的捕获问题。

针对频偏存在时的捕获算法，国内外学者已有一定的研究。采用差分捕获可以消除频偏的影响，但随着码长增加，差分引起的抗噪声性能损失较大。有学者提出的PMF-FFT算法将时域相关与频域FFT相结合，比二维串行算法速度快，且比时域的FFT并行捕获消耗的资源更小。很多学者对其进行了扩展和研究，其中有通过求平均来计算相关捕获，有针对资源受限的情况通过时分复用来减小资源开销的改进方法，但抗噪性能损失大。Ying通过增加相关积累长度来改善捕获性能，但资源开销太大。Qi将PMF-FFT算法和折叠滤波器结合，但缺点是抗噪声性能差。Wen提出基于PMF-FFT算法通过复用实现多码元相干累积，主要适用于GPS信号中，且频偏范围较小。PMF-FFT算法是串行搜索伪码相位、并行搜索频偏的捕获算法，其存在的一个较大问题是由于FFT点数有限而引起相关增益的扇贝损失(Scalloping Loss)，该损失可通过补零法和加窗法得到一定的改善，但各有缺点，Zhang提出通过加汉宁窗减少扇贝损失，但加窗法不可避免的问题是对输出峰值的衰减较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适应于长码字应用的改进PMF-FFT捕获方法，可以满足极低信噪比和随机频偏下的捕获性能需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种适应于长码字应用的改进PMF-FFT捕获方法，包括以下步骤：

(1)将长为M的全匹配器分为N段X长的部分匹配滤波器，其中，M＝N*X；

(2)按照传统PMF-FFT方法取接收信号与本地伪码相乘信号进行X长度累加，获得N个部分相关值，做N点的FFT；

(3)对N点FFT输出的频谱分量做相邻频谱数据差分，并与系数因子Q相乘完成归一化；

(4)将处理后的频谱分量与FFT输出的原始频谱分量对应比较，选择较大模值作为该点频谱值输出，用于判决；

(5)将系统输出的频谱分量与自动门限比较，选取大于门限的最大值分量为频偏值，同时对应的伪码位置为同步相位，完成伪码同步。

所述步骤(3)中，N点FFT输出的频谱分量为其中k＝0,1,2,...,N-1，Δf为系统频偏值，T_c为码片周期，对相邻的k与k+1谱线，当N较大时，近似有(N-1)/N≈1，则可得到即相邻频谱分量相减，实际是对应模值相加，增加能量。

所述步骤(5)中最大值分量为频偏值为Δf＝k_max/(T_cXN)，其中k_max为超过自动门限的最大频谱功率所对应的频谱分量。