一種低信噪比下的寬帶擴(kuò)頻信號(hào)捕獲跟蹤方法

梁中英 張少侃

（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510663）

0 引言

擴(kuò)頻系統(tǒng)具備隱蔽性好、截獲概率低和保密性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、導(dǎo)航系統(tǒng)等領(lǐng)域[1]。擴(kuò)頻系統(tǒng)通常應(yīng)用于極低信噪比下，所以接收端對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲跟蹤是系統(tǒng)的關(guān)鍵。擴(kuò)頻信號(hào)常用的捕獲方法包括串行搜索法、并行碼相位搜索法、并行頻率搜索法等[2]，隨著衛(wèi)星通信領(lǐng)域業(yè)務(wù)需求的增大，傳統(tǒng)的擴(kuò)頻信號(hào)捕獲方法已不適用于寬帶系統(tǒng)。

在實(shí)際應(yīng)用中，低信噪比下的多普勒頻率偏移對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲性能影響很大。為解決這一問(wèn)題，通常需要通過(guò)額外的頻偏估計(jì)和跟蹤模塊如鎖頻環(huán)、鎖相環(huán)或其他的輔助算法等進(jìn)行處理[3]，增加了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和硬件資源占用情況。而設(shè)備的低功耗需求越來(lái)越明顯，在保證通信性能的前提下，降低算法復(fù)雜度和減少硬件資源至關(guān)重要。

該文針對(duì)短周期連續(xù)擴(kuò)頻信號(hào)提出了一種分段頻域相關(guān)峰搜索聯(lián)合頻域定時(shí)跟蹤的解決方案，并基于Xilinx的FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用并行處理方式進(jìn)行了工程實(shí)現(xiàn)，具備實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、資源占用少和在極低信噪比下捕獲跟蹤性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

1 系統(tǒng)模型分析

假設(shè)信道為加性高斯信道，則N個(gè)擴(kuò)頻周期的接收信號(hào)模型如公式（1）所示[4]。

式中：A為信號(hào)幅度；b（i）為發(fā)送的序列信息；N0為N個(gè)擴(kuò)頻周期包括的信息符號(hào)數(shù)；Ts為信息符號(hào)周期；T為擴(kuò)頻碼周期；fc為信號(hào)的載波頻率；θc為信號(hào)的載波初始相位；……