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1、(10)申请公布号 CN 102158251 A (43)申请公布日 2011.08.17 CN 102158251 A *CN102158251A* (21)申请号 201110054099.X (22)申请日 2011.03.08 H04B 1/713(2006.01) (71)申请人 北京航空航天大学 地址 100191 北京市海淀区学院路 37 号 (72)发明人 李署坚 文霄杰 孙宇明 宋伟宁 王康 (54) 发明名称 一种基于折叠采样的跳扩频通信系统捕获方 法和装置 (57) 摘要 本发明涉及一种基于折叠采样的跳扩频快速 捕获方法， 属于通信技术领域。包括以下步骤 ： 设 置频率发。
2、生器， 混频后的信号通过中频宽带滤波 器， A/D 转换器进行折叠采样得到数字宽频信号 ； 对数字宽频信号进行粗捕获， 根据结果产生细捕 获的启动信号 ； 设置频率发生器， 混频后信号经 过中频窄带滤波器， A/D 转换器采样得到数字固 定中频信号 ； 对所述数字固定中频信号进行细捕 获， 未成功则产生粗捕获的启动信号 ； 及在细捕 获成功后， 频率发生器输出正常跳速的载波。本 发明还涉及一种基于折叠采样跳扩频快速捕获装 置。本方法和系统通过减少待搜索频点来提高捕 获速度， 以验证减少虚警概率， 可实现跳扩频系统 快速可靠捕获。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (。
3、12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 3 页 附图 2 页 CN 102158256 A1/2 页 2 1. 一种基于折叠采样的跳扩频通信系统捕获方法， 其特征在于 ： 所述方法包括 ： 步骤 1 ： 设置频率发生器， 混频后的信号通过中频宽带滤波器， A/D 转换器进行折叠采 样得到数字宽频信号 ； 步骤 2 ： 对所述数字宽频信号进行粗捕获， 根据结果产生细捕获的启动信号 ； 步骤 3 ： 设置频率发生器， 混频后信号经过中频窄带滤波器， A/D 转换器采样得到数字 固定中频信号 ； 步骤 4 ： 对所述数字固定中频信号进行细捕获， 产生粗捕获的启动信号， 在细捕获完成 后， 频。
4、率发生器输出正常跳速的载波。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， A/D 转换器进行折叠采样的采样率是 fs2W/M， 其中W为总的跳频带宽， 记跳频频隙带宽为B， 总跳频频点数为N， 有WNB ； M 取正整数， 为折叠倍数。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 2 具体包括 ： 根据相关值检测输出的结果与设定门限进行比较， 当超过门限时， 粗捕获完成， 启动细 捕获， 否则调整数控振荡器的频率， 搜索下一个频点。 4. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 4 具体包括 ： S41、 接收相关值检测结果 ； S42、 比较相关值与。
5、预定门限， 如果大于门限则进入验证过程， 执行 S44 ； 否则执行 S43 ； S43、 判断是否检测完所有频点， 若是则执行 S46， 否则执行 S45 ； S44、 对所在跳频频点和伪码相位进行验证， 通过则执行 S47， 否则执行 S46 ； S45、 从待确定的频率集中选择下一个频点， 设置频率发生器 ； S46、 启动粗捕获， 当频点检测完毕， 验证不通过时则重新启动粗捕获 ； S47、 细捕获完成。 5. 一种基于折叠采样的跳扩频通信系统捕获装置， 其特征在于， 包括 ： 射频滤波器， 混 频器， 频率发生器， 同步控制， 中频宽带滤波器， 中频窄带滤波器， A/D 转换器， 数。
6、字下变频， 数控振荡器， 相关值检测， 粗捕获和细捕获 ； 所述射频滤波器， 对接收的跳扩频射频信号进行滤波， 带宽为工作的整个跳频射频带 宽 ； 所述混频器， 将输入信号与所述频率合成器产生的本地载波进行混频 ； 所述频率发生器按要求生成本地载波 ； 所述同步控制模块生成频率发生器的频率控制信号和混频器输出开关控制信号 ； 所述中频宽带滤波器， 对输入信号进行宽带滤波 ； 所述中频窄带滤波器， 对输入信号进行窄带滤波 ； 所述 A/D 转换器对输入模拟信号进行采样得数字信号 ； 所述数字下变频对所述 A/D 转换器输出的数字信号和本地数控振荡器输出载波进行 下变频处理 ； 所述数控振荡器按控。
7、制输出两路本地正交数字载波 ； 所述相关值检测对所述数字下变频后信号进行伪码相关值检测 ； 所述粗捕获模块接收所述相关值检测的结果， 根据结果判断粗捕获完成并产生细捕获 的启动信号 ； 权 利 要 求 书 CN 102158251 A CN 102158256 A2/2 页 3 所述细捕获模块对数字固定中频信号进行相关值检测， 根据检测结果产生转入粗捕获 的启动信号和捕获完成信号。 权 利 要 求 书 CN 102158251 A CN 102158256 A1/3 页 4 一种基于折叠采样的跳扩频通信系统捕获方法和装置 技术领域 0001 本发明涉及一种跳扩频通信系统捕获方法和装置， 属于通。
8、信技术领域。 背景技术 0002 跳扩频通信技术融合了直扩和跳频两种扩频通信技术， 具有低截获概率和低干扰 概率， 同时有效抵抗多径效应和远近效应等优点， 在军事和民用通信上得到了广泛应用。 跳 扩频系统通信工作的前提是收发双方的同步， 包括直扩伪码同步和跳频频率同步。同步含 捕获和跟踪两个过程， 前者为粗同步， 即收发伪码误差在一个码片内， 两者跳频图案和跳变 时刻同步 ； 跟踪则为细同步， 使双方的伪码时钟和跳频频率发生器完全同步。同步的快慢， 尤其是捕获的快慢直接影响系统性能。 0003 现有的跳扩频系统捕获技术通常由频率扫描捕获策略和伪码捕获策略组合而成， 其中频率扫描有线性扫描和并行。
9、捕获两种， 前者结构简单， 但捕获时间较长， 后者捕获速度 快， 但消耗的物理资源比较庞大， 尤其当频点较多时资源相应地成倍增加。 发明内容 0004 本发明的目的在于 ： 为了解决跳扩频通信系统同步存在的问题， 提供一种基于折 叠采样的捕获方法及装置。采用本发明的方法， 在不显著增加硬件资源的条件下可以有效 缩短捕获时间。 0005 根据本发明的一个方面， 提供了一种基于折叠采样的跳扩频通信系统捕获方法， 可包括 ： 0006 设置频率发生器， 混频后的信号通过中频宽带滤波器， A/D 转换器进行折叠采样得 到数字宽频信号 ； 0007 对所述数字宽频信号进行粗捕获， 根据结果产生细捕获的启。
10、动信号 ； 0008 设置频率发生器， 混频后信号经过中频窄带滤波器， A/D 转换器采样得到数字固定 中频信号 ； 以及 0009 对所述数字固定中频信号进行细捕获， 产生粗捕获的启动信号。 在细捕获完成后， 频率发生器输出正常跳速的载波。 0010 根据本发明的另一个方面， 本发明还提供了一种用于跳扩频通信系统的捕获装 置， 可包括 ： 0011 射频滤波器， 混频器， 频率发生器， 同步控制， 中频宽带滤波器， 中频窄带滤波器， A/D 转换器， 数字下变频， 数控振荡器， 相关值检测， 粗捕获和细捕获 ； 0012 所述射频滤波器， 对接收的跳扩频射频信号进行滤波， 带宽为工作的整个跳。
11、频射 频带宽 ； 0013 所述混频器， 将输入信号与所述频率合成器产生的本地载波进行混频 ； 0014 所述频率发生器按要求生成本地载波 ； 0015 所述同步控制模块生成频率发生器的频率控制信号和混频器输出开关控制信 说 明 书 CN 102158251 A CN 102158256 A2/3 页 5 号 ； 0016 所述中频宽带滤波器， 对输入信号进行宽带滤波 ； 0017 所述中频窄带滤波器， 对输入信号进行窄带滤波 ； 0018 所述 A/D 转换器对输入模拟信号进行采样得数字信号 ； 0019 所述数字下变频对所述 A/D 转换器输出的数字信号和本地数控振荡器输出载波 进行下变频。
12、处理 ； 0020 所述数控振荡器按控制输出两路本地正交数字载波 ； 0021 所述相关值检测对所述数字下变频后信号进行伪码相关值检测 ； 0022 所述粗捕获模块接收所述相关值检测的结果， 根据结果判断粗捕获完成并产生启 动细捕获的信号 ； 0023 所述细捕获模块对数字固定中频信号进行相关值检测， 根据检测结果产生转入粗 捕获的启动信号和捕获完成信号。 0024 本发明提供的基于折叠采样的跳扩频通信系统捕获方法通过装置中各模块的配 合使用可实现跳扩频通信系统的快速可靠捕获。 0025 本发明的优点是 ： 提供了一种跳扩频通信系统快速捕获的方法， 对整个跳频带宽 内的信号采用折叠采样， 成倍。
13、减少待搜索的跳频频点， 从而降低捕获时间。 附图说明 0026 图 1 是本发明提供的基于折叠采样的跳扩频通信系统捕获装置。 0027 图 2 是本发明提供的基于折叠采样的跳扩频通信系统捕获流程图。 0028 图 3 是粗捕获流程图。 0029 图 4 是细捕获流程图。 具体实施方式 0030 为使本发明的技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本发明实施方式作详 细叙述。 0031 如图 2 所示， 本发明提供了一种用于跳扩频通信系统的捕获方法， 该方法可应用 于跳扩频通信系统的接收端， 可由图 1 所示的捕获装置来实现， 该装置包括射频滤波器， 混 频器， 频率发生器， 同步控制， 中频。
14、宽带滤波器， 中频窄带滤波器， A/D 转换器， 数字下变频， 数控振荡器， 相关值检测， 粗捕获和细捕获。 0032 下面结合捕获装置各组成部分， 对捕获方法进行说明， 主要包括 ： 0033 步骤 S1、 接收的跳扩频射频信号 x(t) 经过射频滤波器后与频率发生器产生的本 地模拟载波信号通过混频器进行射频下变频， 得到 r(t) 经过中频宽带滤波器后， 以 fs 2W/M 为 A/D 采样频率， 得到数字宽频信号 r(n)。其中 W 为总的跳频带宽， 记跳频频隙带宽 为 B， 总跳频频点数为 N， 则 W NB ； M 取正整数， 为折叠倍数。 0034 步骤 S2、 设置数控振荡器的频。
15、率， 对 r(n) 进行数字下变频得到 y(n)。对 y(n) 进 行粗捕获， 若判定粗捕获完成， 产生细捕获的启动信号。 0035 步骤 S3、 设置频率发生器， 射频混频后的信号经过中频窄带滤波器， A/D 采样器变 换得到数字固定中频信号。 说 明 书 CN 102158251 A CN 102158256 A3/3 页 6 0036 步骤 S4、 对步骤 S3 所述数字固定中频信号进行相关值检测， 若细捕获成功， 则转 入步骤 S5 ； 否则产生粗捕获的启动信号。 0037 步骤 S5、 捕获完成， 频率发生器输出与发射跳频信号同步的正常跳速本地载波。 0038 图 3 给出了粗捕获的。
16、流程。粗捕获根据相关值检测输出的结果与设定门限进行 比较， 当超过门限时， 粗捕获完成， 启动细捕获， 否则调整数控振荡器的频率， 搜索下一个频 点。 0039 图 4 给出了细捕获的流程。粗捕获完成后， 所得频点用 fl表示， 对应的跳频发射 频点有 M 个， 第 i(1 i M) 个记为 ： 0040 0041 细捕获需要从这 M 个频点中确定发射频点。 0042 细捕获根据粗捕获的结果， 确定需要检测的频率集合 f1， f2， .， fi， .， fM (1 i M)， 根据相关值检测输出结果确定细捕获完成和粗捕获的启动信号， 包括 ： 0043 S41、 接收相关值检测结果。 0044。
17、 S42、 比较相关值与预定门限， 如果大于门限则进入验证过程， 执行 S44 ； 否则执行 S43。 0045 S43、 判断是否检测完所有频点， 若是则执行 S46 ； 否则执行 S45。 0046 S44、 对所在跳频频点和伪码相位进行验证， 通过则执行 S47， 否则执行 S46。 0047 S45、 从待确定的频率集中选择下一个频点， 设置频率发生器。 0048 S46、 启动粗捕获， 当频点检测完毕， 验证不通过时则重新启动粗捕获。 0049 S47、 细捕获完成。 说 明 书 CN 102158251 A CN 102158256 A1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102158251 A CN 102158256 A2/2 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 102158251 A 。