[发明专利]一种低轨卫星深度扩频低复杂度伪码捕获方法

说明书

本发明公开了本发明涉及空天地海一体化通信技术领域，具体涉及一种低轨卫星深度扩频低复杂度伪码捕获方法，该方法是在深度扩频条件下一种与FFT频域并行捕获算法相结合的伪码快速捕获方法，首先对接收信号和本地伪随机序列的每M个点分别进行平均，得到两个新序列分别做FFT运算，并根据预测的频偏范围对FFT进行移位，得到N个频偏搜索通道，在每个搜索通道上将信号FFT与新的本地伪码序列FFT的共轭相乘得到相关值，并计算其峰均比，当峰均比大于捕获门限时，可根据最大峰值的位置确定频偏搜索通道及码偏位置，从而完成捕获，能够有效降低伪码捕获的算法复杂度，同时，大大节省了资源的消耗。

技术领域

本发明属于空天地海一体化通信技术领域，特别是涉及一种低轨卫星深度 扩频低复杂度伪码捕获方法。

背景技术

空天地一体化信息网络，其核心是卫星通信网络。在星座网络中，卫星网 络作为海陆空信息平台联合的枢纽，使信息平台由相对分散变为联合成有机整 体。低轨卫星系统成为地面移动通信系统的重要补充，弥补了地面移动通信系 统自然地理障碍和有限覆盖范围的劣势。同时，低轨卫星具有运行轨道较低、 传输时延短、组网灵活、覆盖范围广等独特优势，其可满足用户的任意时间、 任意地点接入需求。

低轨卫星通信中，为便于地面移动终端在特种场合进行伪装并提高系统的 抗截获能力，防止通信时信息被截获和干扰，隐蔽通信往往要求地面移动终端 发射功率谱密度要极低。恰好直接序列扩频系统具有保密性好、截获概率低、 抗干扰能力强等诸多优点通常被应用于低轨卫星通信中。为提高通信系统的保 密性，往往需要对发送信号进行深度扩频，将发送信号的频谱扩展到很宽的频 带。然而，由于低轨卫星角速度大，相对地面的径向速度和加速度也比较高， 这些因素导致其与地面移动终端通信的难度增加。首先，由于低轨卫星相对地 面不断运动导致扩频接收机接收到的信号相对本地伪码存在高达几十KHz甚至 上百KHz的载波多普勒频偏；其次，由于低轨卫星与地面移动终端通信时往往 具有隐蔽性要求，由直接序列扩频技术的原理可知，需要对发送信号进行深度 扩频；此外，由于低轨卫星不断小型化的发展趋势，导致可用于星上信号处理 的硬件资源及功率资源越来越有限。

然而，采用传统的伪码捕获技术对接收信号进行捕获，若采样串行搜索方 法，由于需要搜索的码相位和频偏范围都非常大，导致捕获时间非常长，而由 于低轨卫星绕地球做高速运动，相对地面移动终端的可视时间非常短，因此往 往难以达到系统要；若采样传统的并行搜索方法，虽然捕获时间减短了，但是 大范围的频偏搜索导致消耗大量的硬件资源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低轨卫星深度扩频低复杂度伪码捕 获方法，该方法是在深度扩频条件下一种与FFT频域并行捕获算法相结合的伪 码快速捕获方法，能够有效降低伪码捕获的算法复杂度，同时，大大节省了资 源的消耗。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：一种低轨卫星深度扩频 低复杂度伪码捕获方法，该方法是在深度扩频条件下一种与FFT(快速傅里叶 变换)频域并行捕获算法相结合的伪码快速捕获方法，首先对接收信号和本地 伪随机序列的每M个点分别进行平均，得到两个新序列分别做FFT运算，并根 据预测的频偏范围对FFT进行移位，得到N个频偏搜索通道，在每个搜索通 道上将信号FFT与新的本地伪码序列FFT的共轭相乘得到相关值，并计算其 峰均比，当峰均比大于捕获门限时，可根据最大峰值的位置确定频偏搜索通道 及码偏位置，从而完成捕获；所述一种低轨卫星深度扩频低复杂度伪码捕获方 法包括如下步骤：

S1.初始化设置数字振荡器的频率为接收模拟中频信号的频率f₀，预测的频 偏范围为[-f_d，f_d]；

S2.接收的模拟中频信号s(t)经采样速率为f_s的ADC模块进行采样形成数字 中频信号x(n)，其中ADC模块采样速率选取大于2倍模拟中频信号带宽，然后 进入S3；