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基于FFT校频的分段匹配滤波器性能分析

为了对动态PN码捕获中使用的分段匹配滤波器的设计进行指导,在建立其数学模型的基础上,分析了分段数、FFT点数与载波频偏对滤波器性能的影响。结果表明,增加分段数可以减小载波频偏对相关峰的影响;增加FFT点数可以提高频偏校正的精度;在环境噪声为高斯白噪声情况下,存在最佳的分段数和FFT点数组合,可以用最小运算量达到最佳捕获效果。

山西电子技术 21 0 1年第 1期 文章编号:6 44 7 (0 1 0—0 9 0 17—5 8 2 1 ) 10 4—3

通信技术

基于 F T校频的分段匹配滤波器性能分析 F 孙玉奇,张永飞 (解放军理工大学通信工程学院研 4队,苏南京 2 00 )江 10 7 摘要:了对动态 P为 N码捕获中使用的分段匹配滤波器的设计进行指导,建立其数学模型的基础上,析 在分

了分段数、F F T点数与载波频偏对滤波器性能的影响。结果表明,加分段数可以减小载波频偏对相关峰的影响;增

增加 F r点数可以提高频偏校正的精度; F在环境噪声为高斯白噪声情况下,存在最佳的分段数和 Fv F r点数组合,可 以用最小运算量达到最佳捕获效果。

关键词:N码捕获;多普勒频移;分段匹配滤波;快速傅立叶变换 P 中图分类号:N 1 .2 T 9 4 4文献标识码: A

P N码捕获是直接序列扩频系统同步的关键,在存在多普勒频偏条件下,由于本地 P N码与接收 P N码的相关峰值

基于 F I的分段匹配滤波器利用 F T完成频偏捕获, r1 F

同时利用分段匹配滤波完成 P N码捕获。F r F处理可以将码相位和载波频率二维搜索简化成载波频偏搜索,完成载波频率较正。分段匹配滤波将接收信号与本地 P N码分段处理, 用同一本地 P N码的不同段分别与各段接收数据进行相关计算,通过减小实际处理的序列长度从而减小载波频偏对相关值大小的影响。其理论基础是两个序列的卷积等效于一 个序列与另一个序列的分段序列卷积后求和,即对两个序列

会随扩频系数增大而下降,因此低信噪比条件下长 P N码的 捕获需要消除载波频偏的影响。而低信噪比条件下常常需要先解扩后解调,载波信息无法预知,载波同步与 P N码同步互为前提,这就要求将 P N码的同步与载波频偏估计联合进行。在存在多普勒频偏条件下,直扩系统中 P N码捕获要 解决的两个问题是载波频偏的消除和能保留扩频增益的非

相干 P N码捕获。文献[] 1首次提出了用 F将时域信号转兀’ 换到频域校正多普勒频移的方法。文献[] F T扩频码 2对 F捕获技术在直扩系统中的应用进行了系统分析。文献[ 3]介绍了利用 F T完成

载波频偏校正和 P F N码捕获的实现方 法,对捕获运算量进行了分析,这种方法因为没有利用并但

()Ny n, () ()= n i ()有 n yn 中 n ( )= m=l

[ ( Y ), ) (]其

r=1 n

( ) ( 2/, )表示均分的 n第 m段序 ( )

列。

扩频增益,在低信噪比下难以实现。文献[]门限设置角 4从度分析了同步中整体捕获策略的设计,从策略角度对同步设

11 F T校频模型 . F

计进行指导,具体可操作性不强。因此有必要分析清楚 F丌 校频参数和分段匹配滤波参数对最终捕获性能影响以及两者之间关系,滤波器设计有明确的指导标准。本文首先给使出分段匹配滤波器校频和码捕获的数学模型,在此基础上分析了各种参数对扩频码捕获的影响,最后讨论最佳设计的可 能性。

数据符号与 P N码同步的扩频方式下,据调制对捕获数

性能影响可以忽略,接收信号一般模型可表示为:

rt A[ 1 ) t ) ()= c (+T (一] cs 2rf+ d f )+ 0 t. o( 7 c f )+0 n () ( 其中 A为信号幅度,() c t为发送 P N码,

() 1 为 P N

码多普勒频偏系数,中为载波频率为多普勒频偏,其 t

1基于 F T校频的分段匹配滤波数学模型 F

为 P码发送时刻,为载波相位,。 t为噪声。扩频码的 N 0 n () 捕获就是对 t和联合估计的过程。 为了分清各种参数对 P N码捕获的影响,我们先将接收

信息码元输出根据频偏调整载渡 5C 10,捕 获完成

信号尽量简化。由于 P N码相位差和频偏对相关值的影响耦合很小,可以将两者分开考虑,假设接收信号中的扩频 码与本地扩频码相位是同步的,考虑频偏影响,且先不只并

考虑噪声。这时用对接收信号进行采样,得到的采样信号可用等效低通形式表示为

P码}调整 N N P码循环移位 图 1基于 F t校频的分段匹配滤波模型 F r

r ( )=C n ep j )x (, ) ( )x (o ep j r 2 n .

() 2

收稿日期:0 0—1 21 1—0 3

作者简介:玉奇(9 2,黑龙江双鸭山人,孙 18 -)男,硕士研究生,主要方向:直扩同步。

基于FFT校频的分段匹配滤波器性能分析

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