基于三段论协同的新型直扩捕获兼容模型

摘要

基于三段论协同的新型直扩捕获兼容模型，该模型由快速搜索、时频估计、反转估计三阶段组成，三个阶段协同完成新调制信号的捕获。快速搜索阶段通过多通道并行I-Q补偿来克服载波频率模糊问题，通过同向及正交处理克服信息反转位模糊问题，通过分段叠加处理提高处理速度。时频估计阶段通过补偿通道选择及本地信号分段处理，来估计接收信号的载波频率及伪码相位。反转估计阶段通过1/2分段处理及峰值算子计算来高效地估计信息反转位。本发明可实现载波频率、伪码相位、信息反转位的估计，可提供兼容BOC调制、TDDM调制信号的快速、高精捕获的功能，且具有模糊抑制、可扩展、适应性强等特点。

主权项

基于三段论协同的新型直扩捕获兼容方法，其特征在于由快速搜索、时频估计、反转估计三阶段组成，其方法包括以下步骤：所述的快速搜索阶段，其具体步骤如下：Step1：首先进行参数设置，设置积累时间、分段数、频率补偿步进量及通道数；Step2：参数设置完毕，判断是否继续启动下一阶段，如果启动则进入Step3，否则回到Step1，即重新进行参数设置；Step3：对接收信号进行积累，共积累一个信息码长度，其降频、采样处理后的接收信号表示为式1，其中，为中频频率，为载波相位，为基带信号，表示为式2，其中，为信息码，为扩频伪码，是频率为的方波；当接收信号为TDDM调制信号，如果积累时间内，信息码符号为正，则TDDM扩频后结果等效为信息码与扩频伪码的乘积；如果积累时间内，信息码符号为负，则TDDM扩频后结果等效为信息码与扩频伪码的乘积，再进行频率为的方波调制，此时频率等于伪码速率的1/2；当接收信号为BOC调制信号，扩频后结果等效为信息码与扩频伪码的乘积，再进行频率为的方波调制；（1）（2）Step4：为去除补偿频率与积累时间存在的模糊现象，引入最小残差频率，对接收信号进行多通道并行I‑Q补偿处理，设补偿通道为次，第通道的I‑Q补偿结果如式3~4；其中，为第通道的本地补偿基础频率值，为第通道的补偿基础载波相位，为最小残差频率值，等于积累时间的倒数乘以1/2，为第通道补偿后的相位值，为第通道补偿后等效的I支路频率值，为第通道补偿后的Q支路数字频率值，可见，Q支路的补偿频率是在I支路的补偿频率基础上加上了1/2倍的最小残差频率；（3）（4）Step5：补偿后的各通道的I、Q支路结果相加，过程为式5，第通道的处理结果设为；（5）Step6：产生本地扩频伪码，其长度为接收信号的倍；Step7：为克服新调制机制引发的信息反转位模糊问题，对本地扩频伪码进行同向及正交处理；处理过程为：同向处理结果仍与本地扩频伪码本身相等，正交处理为本地扩频伪码与频率的方波相乘结果；同向、正交处理结果分别与、系数相乘，然后两路结果进行相加运算，结果为式6；如果接收信号为TDDM调制信号，则设置、为1、1，如果接收信号为BOC调制信号，则设置、为1、0；                                                                      （6）Step8：由于接收信号的起始时间是未知的，而且时间偏差较大，为此，为提高处理速度，对同向、正交处理后的本地信号进行分段叠加处理；每段本地伪码设为式6，为分段的总数，为每段的相关处理点数，为同向、正交处理并相加运算后的序列，为取值变量；分段叠加后的本地信号为式7；                                                                     （7）Step9：对处理后的多通道接收信号进行FFT运算，然后进行共轭处理；Step10：分段叠加后的本地信号进行FFT运算；Step11：Step9和Step10的处理结果进行复数乘法运算，然后进行IFFT运算及绝对值运算；Step9～Step11过程等效圆周相关运算，第通道圆周相关结果为式8；其中，为矩形序列，为的共轭并圆周移位处理结果，为与接收信号无相关的扩频伪码，为此，与接收信号相关后结果等效为噪声项；（8）Step12：对多通道的相关结果进行比例峰值计算，为式9；（9）Step13：计算中的最大值，并利用最大比例峰值进行门限判决，如果最大值比例峰值小于门限要求，则返回Step6，重新接收信号，重复上述运算；如果大于门限要求，则接收信号进入时频估计阶段，且结果参数输出；所述的时频估计阶段其具体步骤如下：Step1：时频估计阶段启动，快速搜索阶段的结果参数输入，即值输入；Step2：进行补偿频率计算，利用快速搜索阶段输出的最大比例峰值所在的通道，可初步计算补偿频率；即利用值得到第通道和中的频率值，即为计算的补偿频率值；Step3：进行补偿通道选择，利用值，得到式3和4的第通道处理结果和；Step4：快速搜索阶段中式6的段本地信号输入，对其进行分段处理，段本地信号中的每一段分别位于一个支路，共个支路；Step5：段本地数据分别进行FFT运算；Step6：对、分别进行FFT运算，并进行共轭处理；Step7：Step5和Step6的运算结果进行复数乘法运算，然后进行IFFT运算及绝对值运算，Step5～Step7过程等效进行个支路的圆周相关运算，为式10~11；为一组与无相关性的伪码；（10）（11）Step8：对式10~11的相关结果进行比例峰值计算，为式12~13；（12）（13）Step9：分别计算I支路各通道中的最大值和Q支路各通道中的最大值；Step10：进一步，计算Step9结果中的最大值，为式14；即：比较和的最大值，得到最大值所在的通道值；（14）Step11：输出计算结果，即：、、；并启动反转估计阶段；所述的反转估计阶段，其具体步骤如下：Step1：反转估计阶段启动，时频估计阶段的结果、、输入；Step2：进行载波频率及伪码相位计算，通过时频估计阶段输出的结果值，计算载波频率及伪码相位；其中，利用时频估计阶段输出最大值所在的I、Q通道数，计算载波频率；其中，最大值所在的通道值决定了本地伪码的第段与接收信号有相关性，即可计算第通道最大值的位置为伪码相位；Step3：利用频率为的载波对接收信号重新进行频率补偿处理，且对处理后信号进行1/2分段处理，即前1/2段和后1/2段，每段长度为半个信息码持续时间，采样后信号点数设为，两段信号的处理结果分别为式15~16，其中，为处理后的频率差值，且；（15）（16）Step4：利用值，以为起始相位重新产生本地扩频伪码，本地扩频伪码分两通道，分别进行同向处理和正交处理，且每支路进行1/2分段处理，为此，处理后的本地信号共为四个通道，即：前1/2段同向本地信号处理结果、前1/2段正交本地信号处理结果、后1/2段的同向本地信号处理结果、后1/2段的正交本地信号处理结果分别为式17、18、19、20；（17）（18）（19）（20）Step5：处理后的前1/2段同向本地信号与前1/2段接收信号进行相关运算，运算过程为式21，其结果为；处理后的前1/2段正交本地信号与前1/2段接收信号进行相关运算，运算过程为式22，其结果为；处理后的后1/2段同向本地信号与后1/2段接收信号进行相关运算，运算过程为式23，其结果为；处理后的后1/2段正交本地信号与后1/2段接收信号进行相关运算，运算过程为式24，其结果为；（21）（22）（23）（24）Step6：利用四通道相关结果、、、，计算四个结果中的最大值为式25，最小值为式26；（25）（26）Step7：设信息码在每段中的信息反转位为，设置峰值为中间变量，当接收信号为TDDM调制信号时，为与在不同的段数，且调制方式相同的通道的相关值；当接收信号为BOC调制信号时，为与在相同的段数，且调制方式不相同的通道的相关值，因此，利用相关峰值、、，建立TDDM调制信号、BOC调制信号的相关峰值算子公式分别为式27及28，依据公式27及28即可计算得到信息反转位；（27）（28）通过此捕获方法，高效地计算得到载波频率，伪码相位，信息反转位。