[发明专利]一种适用于多路随机接入信号的快速捕获系统及方法

说明书

一种适用于多路随机接入信号的快速捕获系统及方法，报文通信接收机接收的中频信号通过AD采样后输入至数字下变频模块，进行数字下变频，得到零中频信号送至低通滤波器,由低通滤波器进行低通滤波处理后的数据送至捕获模块进行捕获运算。针对多路随机接入信号的特点，捕获模块采用乒乓RAM缓存的方式对数据进行抽取存储计算，实现入站信号的连续搜索。本发明解决了多路随机接入信号快速捕获的问题，在星载资源有限的情况下，可以根据不同卫星PRN号码配置与不同的伪码初相实现多路随机接入信号快速捕获，任何时刻入站信号的捕获概率均大于99％，且捕获时间较短。

技术领域

本发明涉及一种适用于多路随机接入信号的快速捕获系统及方法，属于星载北斗通信领域，特别涉及一种多路随机接入扩频信号在大规模现场可编程门阵列(FPGA)上的快速捕获方法。

背景技术

报文通信接收机项目要求可以同时接收多路随机接入的报文通信信号，捕获虚警与捕获概率满足项目需求。为了实现快速捕获，在报文信号前插入同步头序列。捕获模块利用同步头序列快速实现捕获与同步，完成载波与相位的估计。同步头由周期短码组成，进行数据全“1”或者全“0”调制。目前，常用的捕获算法包括匹配滤波扩频码捕获算法、频域扩频码捕获算法等。匹配滤波扩频码捕获方法是在多码元非相干累加单次驻留算法的基础上，用多码元累加来提高码相位判决量的信噪比。频域扩频码捕获算法采用基于频域的并行捕获方法，并且采用变频率范围、变频率步进和变积分时间等搜索策略。结合报文信号体制，需要支持多路随机接入信号的捕获，捕获灵敏度要求高，且具备捕获±4k Hz的频率动态，捕获频率精度小于10Hz。上述常用方法通过对本地载波的遍历完成大频率动态条件下突发信号的快速搜索，捕获时间长；同时上述捕获方法没有涉及在星载FPGA资源有限条件下，实现不同卫星PRN号配置与不同的伪码初相的信号的快速捕获。

发明内容

本发明解决的技术问题为：针对多路随机接入信号的特点，提出一种适用于多路随机接入信号的快速捕获系统及方法采用乒乓RAM缓存的方式对数据进行采集存储计算，实现入站信号的连续搜索；本发明解决了多路随机接入信号快速捕获的问题，在星载资源有限的情况下，可以根据不同卫星PRN号码配置与不同的伪码初相实现多路随机接入信号快速捕获，任何时刻入站信号的捕获概率均大于99％，且捕获时间较短。

本发明解决的技术方案为：一种适用于多路随机接入信号的快速捕获系统，包括：数字下变频模块、低通滤波器、捕获模块；

外部报文通信接收机接收的中频信号通过AD采样后输入至数字下变频模块，进行数字下变频，得到零中频信号送至低通滤波器，该零中频信号仅包含多普勒信息；由低通滤波器进行低通滤波处理后的数据送至捕获模块；

捕获模块，首先接收并抽取低通滤波处理后的数据进行存储，同时生成伪码并进行数据抽取存储，根据抽取的数据和生成的伪码进行轮询匹配滤波计算，得到伪码的各个相位对应的匹配滤波结果，并将匹配滤波结果进行存储；然后依次对每个相位的匹配滤波结果进行FFT计算，得到I、Q两路频域数据，根据I、Q两路频域数据，进行能量计算，得到I、Q两路频域数据中每个频率对应的能量；然后搜索出能量最大的频点，将能量最大的频点剔除，并对其他所有频点的能量取平均，得到噪声功率；根据该噪声功率，确定捕获门限；每个相位的匹配滤波结果经FFT计算与能量计算后，将搜索出的能量最大峰值与捕获门限进行比较即进行捕获判断，若大于，则将当前搜索的伪码相位、频率、搜索出的峰值功率进行锁存，即捕获到随机接入信号；若小于等于，则将当前搜索的伪码相位、频率、搜索出的峰值功率丢弃，即未捕获到随机接入信号；若捕获到随机接入信号，按照峰值功率从大到小进行排序，形成捕获结果即伪码的峰值功率及其对应的相位、频率的序列，输出捕获结果。

捕获模块，包括：数据抽取与伪码生成模块、轮询匹配滤波计算模块、计算结果存储与FFT控制模块、FFT计算模块、比较判决模块和捕获状态控制模块；

捕获状态控制模块生成T ms脉冲，根据T ms脉冲生成开始存储的标识，发送给数据抽取与伪码生成模块；