本發(fā)明涉及擴(kuò)頻通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在抗干擾性和保密性要求較高的衛(wèi)星通信以及軍事通信領(lǐng)域，跳碼直擴(kuò)通信系統(tǒng)得到了較廣泛的應(yīng)用，而跳碼同步捕獲是跳碼直擴(kuò)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。所謂捕獲實(shí)際上就是在一個(gè)周期內(nèi)通過相關(guān)運(yùn)算進(jìn)行偽碼相位的搜索過程。在擴(kuò)頻接收系統(tǒng)中偽碼捕獲算法的種類有很多，如發(fā)送參考序列、統(tǒng)一定時(shí)法，雖然這些方法的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)現(xiàn)，但是局限性較大，性能較差，捕獲時(shí)間較長，耗時(shí)太大無法完成同步任務(wù)。近年來又陸續(xù)出現(xiàn)了改進(jìn)的捕獲方案，如相關(guān)搜索，單匹配濾波法等，雖然較之前的捕獲性能有所提高，但由于一般跳碼信號周期比較大，理想情況下捕獲法的捕獲周期較長，在實(shí)際應(yīng)用中信道情況復(fù)雜，在考慮虛假捕獲、漏捕獲等因素后，也很難在較短時(shí)間內(nèi)完成跳碼信號的捕獲。

因此，目前的這些捕獲方案中，始終存在捕獲效率和系統(tǒng)硬件復(fù)雜度之間的矛盾：即捕獲性能的改善要以復(fù)雜度的提高為代價(jià)。如何在保持系統(tǒng)復(fù)雜度不變的前提下，進(jìn)一步降低捕獲時(shí)間，提高捕獲性能，在兩方面的平衡點(diǎn)是我們所追求的。因此在實(shí)際的工程中，在實(shí)現(xiàn)起來并不復(fù)雜的條件下具有良好的捕獲性能顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)在保持系統(tǒng)復(fù)雜度不變的前提下，降低捕獲時(shí)間的同時(shí)提高捕獲性能，從而提供一種基于多匹配濾波器的跳碼直擴(kuò)同步捕獲方法。

基于多匹配濾波器的跳碼直擴(kuò)同步捕獲方法，該方法具體為：

對于輸入基帶擴(kuò)頻信號，所述輸入基帶擴(kuò)頻信號包含M個(gè)跳碼碼元的跳碼序列，采用并行的M個(gè)匹配濾波器對所述M個(gè)跳碼碼元進(jìn)行匹配，當(dāng)其中任意一個(gè)匹配濾波器確認(rèn)捕獲后，則結(jié)合本地跳碼圖案實(shí)現(xiàn)對整個(gè)跳碼序列的捕獲。

每個(gè)匹配濾波器的信號處理方法為：將輸入基帶擴(kuò)頻信號分別輸入到N個(gè)移位寄存器進(jìn)行延遲，然后分別與本地?cái)U(kuò)頻序列相乘，然后將相乘后的結(jié)果累加，經(jīng)門限判決后將相關(guān)值輸出，N為正整數(shù)。

在捕獲過程中，本地?cái)U(kuò)頻序列靜止不變，接收信號分別與多個(gè)擴(kuò)頻本地序列進(jìn)行相關(guān)處理，將這些相關(guān)處理值通過比較器比較，選擇出數(shù)值最大的一路，作為捕獲到的接收序列的估計(jì)序列。

本發(fā)明提出了一種新的跳碼直擴(kuò)捕獲方法，即：多匹配濾波器捕獲方法。本發(fā)明在未增加設(shè)備復(fù)雜度的前提下，捕獲性能得到大幅度提升。從仿真結(jié)果可以看到，多匹配濾波器的輸出有良好的序列值相關(guān)性，自相關(guān)峰值出現(xiàn)頻率更高，捕獲時(shí)間進(jìn)一步縮?。磺以诟〉男旁氡?5dB)條件下能夠正確有效的捕獲，即：大幅度提高了捕獲效率。在實(shí)際的工程應(yīng)用領(lǐng)域中應(yīng)用本發(fā)明，會使采用基于多匹配濾波器法的跳碼直擴(kuò)的捕獲系統(tǒng)中，性能更好、實(shí)現(xiàn)更簡單、應(yīng)用更廣泛。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施的多匹配濾波器捕獲原理示意圖；

圖2是匹配濾波器具體單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是多匹配濾波器仿真輸出采樣點(diǎn)數(shù)仿真示意圖；

圖4是多匹配濾波器仿真捕獲特性曲線仿真示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一、本發(fā)明提出了基于多匹配濾波器的跳碼直擴(kuò)同步捕獲方法，本發(fā)明的主要思路是利用多個(gè)回路并基于匹配濾波器來實(shí)現(xiàn)并行同步捕獲。

如圖1所示，多匹配濾波器捕獲是利用并行的多個(gè)匹配濾波器對整個(gè)擴(kuò)頻碼元進(jìn)行匹配以實(shí)現(xiàn)偽碼的捕獲，利用多匹配濾波器實(shí)現(xiàn)同步的最大優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單，速度較快?；緦?shí)現(xiàn)模塊是由數(shù)字匹配濾波器構(gòu)成，其特點(diǎn)是編程簡單實(shí)現(xiàn)靈活。其中數(shù)字匹配濾波器由延遲單元、乘法器和累加器3部分組成，具體原理如圖2。抽頭系數(shù)為雙極性擴(kuò)頻碼，輸入基帶擴(kuò)頻信號首先輸入到移位寄存器，移位寄存器的信號與本地?cái)U(kuò)頻序列相乘，并把相乘后的結(jié)果相加，得到兩個(gè)序列的相關(guān)值。

在捕獲過程中，本地序列靜止不變，接收信號分別與多個(gè)本地序列進(jìn)行相關(guān)處理，將這些相關(guān)處理值通過比較器比較，選擇出數(shù)值最大的一路，作為捕獲到的接收序列的估計(jì)序列。相關(guān)過程相當(dāng)于接收信號滑過本地序列，每一路都產(chǎn)生一個(gè)相關(guān)結(jié)果，當(dāng)接受信號與該路本地序列相位對齊時(shí)，出現(xiàn)相關(guān)峰值，結(jié)果最大，認(rèn)為完成同步。多匹配濾波器捕獲法的本質(zhì)是將串行的信號進(jìn)行多路并行處理，用加法耦合器代替時(shí)間順序積分器，因此大大節(jié)省了判斷有用信號相位是否匹配的時(shí)間。

原理：跳變次數(shù)周期為M的跳變圖案控制產(chǎn)生的跳碼序列為P1P2P3P4…Pm，碼元周期為Tc，偽碼長度為N，匹配濾波器的本地碼相位設(shè)置與其中某個(gè)偽碼相同。常規(guī)的匹配濾波器捕獲跳碼信號的時(shí)間最小為一個(gè)碼元周期Tc，最大為M*N*Tc。當(dāng)M很大時(shí)，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。匹配濾波器的捕獲時(shí)間制約了跳碼圖案的復(fù)雜度，系統(tǒng)的抗截獲和反偵察的能力下降。

而跳碼序列通過多個(gè)匹配濾波器回路并行處理，只要其中某一個(gè)匹配濾波器確認(rèn)捕獲，就可以結(jié)合本地跳碼圖案實(shí)現(xiàn)整個(gè)序列的捕獲。對于跳變次數(shù)周期為M的跳變圖案如果采用M個(gè)匹配濾波器，可以實(shí)現(xiàn)最快一個(gè)碼元周期Tc，最慢為N*Tc的捕獲時(shí)間，由于跳碼直擴(kuò)采用的偽碼長度一般都不大，因此多匹配濾波器法可以實(shí)現(xiàn)跳碼序列的超快速捕獲。對于跳碼周期M過大，難以實(shí)現(xiàn)對應(yīng)數(shù)量的多匹配濾波器同時(shí)捕獲，可以降低匹配濾波器數(shù)量為L。按照跳碼序列等間隔的設(shè)置多匹配濾波的相位，能夠最大限度的減少捕獲時(shí)間。對于跳碼序列為P1P2P3P4…Pm采用L個(gè)匹配濾波器捕獲，按照等間隔的設(shè)置匹配濾波器的初始相位為P1，P1+INT(M/L)，P1+2INT(M/L)…Pm。INT(X)表示對其取整。此時(shí)，系統(tǒng)捕獲時(shí)間最短為Tc，最長為INT(M/L)Tc。實(shí)際應(yīng)用中，合理安排M和L的值，就可以實(shí)現(xiàn)對跳碼信號的快速捕獲。

然后通過Matlab仿真，搭建了基于多匹配濾波器的跳碼直擴(kuò)捕獲系統(tǒng)，從理論上得到了如圖3和圖4的仿真結(jié)果。

從圖3可以看到采用多匹配濾波器并行捕獲，同樣具有良好的序列值相關(guān)函數(shù)輸出，說明雙匹配濾波器的改進(jìn)至少不會增加捕獲難度；且在雙匹配濾波系統(tǒng)的輸出中，自相關(guān)峰值出現(xiàn)頻率更高，在同樣的2000個(gè)采樣時(shí)間內(nèi)，可捕獲的點(diǎn)的數(shù)量增加，也就是說，雙匹配濾波系統(tǒng)捕獲時(shí)間縮短了。

從圖4可以看出，在信噪比為-15db附近開始正確捕獲，而-15db以下無法正確捕獲，這是由于匹配濾波器的限制。匹配濾波器在低信噪比下，跳碼序列的自相關(guān)峰湮沒在旁瓣分量中，無法完成捕獲；多匹配濾波器捕獲法在信噪比為5db的時(shí)候捕獲概率，就達(dá)到了1，對應(yīng)的虛警概率為0，比其他方法正確捕獲時(shí)所需的信噪比要低很多；這說明在正常可捕獲信噪比范圍內(nèi)，雙匹配濾波器捕獲法的捕獲概率要高于其他方法，也就是提高相同信噪條件下的捕獲概率，即提高了捕獲效率。

實(shí)際應(yīng)用中，跳碼圖案根據(jù)需要可以隨時(shí)改變，只要跳碼碼組不變，就可以編程改變多匹配濾波器的初始狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)新跳碼序列的捕獲。