● 摘要
扩频通信技术作为卫星导航定位系统的理论基础,不仅在军事领域发挥着举足轻重的作用,在民用领域也得到迅速发展,是信息时代的三大高技术通信传输方式之一。 在扩频技术中,如何实现扩频信号的快速捕获是一个关键性问题。扩频信号的捕获包括载波多普勒频偏和伪码相位的捕获,是一个二维捕获的过程。在极高动态条件下,多普勒频偏可以达到上百kHz,增加了捕获的难度,再加上扩频码较短、突发通信的状况,要求系统在短时间内实现精确捕获,无疑给扩频接收机设计带来了巨大的压力和挑战。本文对国内外相关理论文献中的捕获方法进行了深入的分析,并提出了改进FFT频域相关的方法,然后以此为基础提出基于FFT伪码并行捕获的二次捕获方法,该方法将原有的捕获过程分为粗捕获和精捕获两次捕获进程,两次捕获进程均对扩频信号采用FFT频域相关——载波串行伪码并行的捕获方式,粗捕获阶段扫频步进频率较大,快速定位多普勒频偏所在的频率区间,然后精捕获阶段在此频率区间内,以较小步进频率进行精确捕获,两次捕获进程相互配合,不仅保证了一定的频率和伪码相位的捕获精度,而且大大缩短了捕获时间,达到了快速而又精准的捕获目的。 根据所采用的捕获方案,本文搭建了适用于高动态下短码突发通信的扩频接收机整体架构,包括下变频、捕获、跟踪、解调和解扩等环节,同时搭建整体架构的matlab仿真平台进行算法验证,仿真结果表明,此扩频接收机方案切实可行,并且捕获时间短,满足高动态下快速捕获和接收的要求。 本文采用Verilog HDL程序设计语言,在FPGA上实现了完整的直序扩频接收机架构,并通过Modelsim工具对接收机中的主要模块进行逻辑仿真和分析,结合硬件板实际测试,验证各模块的可实现性,结果表明具有良好的接收性能。
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