[发明专利]一种用于无线传感网的长码字捕获方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种用于无线传感网的长码字捕获方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由具有无线通信、感知及计算能力的微型传感器节点组成的“智能”网络，它涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域，现已广泛应用于军事、农业、环境检测、医疗卫生、工业、智能交通等各种领域。鉴于无线传感器网络应用的恶劣环境和IEEE802.15.4标准的制定，具有抗多径衰落、抗干扰能力强、发射功率低、截获率低、保密性好等特点的直接序列扩频(Direct Sequence Speed Spectrum，DSSS)技术在无线传感器网络通信中发挥了巨大的作用和优势。由于大多数无线传感器网络中的节点受资源、成本、功耗的限制，应用于无线传感网中的DSSS通信需满足低资源消耗、大载波频偏、低物理层开销等要求。由于捕获部分是DSSS的关键和资源消耗最多的模块，因此在大频偏环境下如何做到节省资源地快速捕获是非常重要的。

DSSS中的伪码捕获是基于伪码的自相关特性进行的，即当本地伪码和接收序列的伪码完全对齐时，自相关值达到最大，而两者之间相差一个码片以上时，自相关值接近为零。然而当存在频偏时，就算本地伪码和接收序列的伪码完全对齐，自相关值由于受到频偏的影响可能会变得很小甚至接近为零。因此当存在频偏时，PN码的捕获不仅要搜索伪码相位，同时还要搜索载波频偏，是一个二维的搜索过程，其搜索速度直接影响接收机的性能。

目前国内外文献提出了很多快速捕获方法，主要可以分成时域捕获和频域捕获这两方面。基于时域的方法有；1)基于滑动相关器的串行或者并行捕获；2)改进时域相关结构，减少每次相关的冗余计算，通过实现递推关系减少运算量；3)利用辅助序列，用最大似然估计方法求出码相位同步点，伪码相位同步捕获时间缩短了，但开销增大了；4)研究了m序列的捕获，通过本原多项式性质利用寄存器移位方法进行捕获，大大节省了开销，捕获时间也大大减少，但是该方法抗噪性能较差。频域捕获的方法有：1)利用FFT做循环相关来完成伪码的并行匹配相关搜索，该方法的资源开销和捕获时间均有减少。然而以上这些算法都存在同样的问题，即载波频偏搜索均需要串行搜索，因此在载波频偏较大时，这些算法捕获均有困难，且捕获时间也很长。将时域部分匹配相关(PMF)和频域FFT处理相结合的技术PMF-FFT能并行搜索频偏，使捕获速度大大提高，因此得到越来越多学者的研究。基于PMF-FFT的快速捕获是一种串行搜索伪码相位，并行搜索频偏的捕获算法，当伪码相位同步时可以用FFT一次性分析频偏，完成载波频偏纠正。PMF-FFT的捕获性能与部分相关器长度X，部分相关器个数P以及FFT点数N的组合有关。然而针对长码字捕获，PMF-FFT所需要的相关器单元总长度为PN码码长，FFT的点数也随之相应增加，资源消耗太大，不能直接应用于无线传感器网络中。

因此，针对无线传感器网络的资源受限问题，设计一种能满足无线传感器网络应用需求的长码字通信的快速捕获方法已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于无线传感网的长码字捕获方法，该方法可以大大减少捕获时间、节省器件资源。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种用于无线传感网的长码字捕获方法包括以下步骤：

步骤一，粗捕，将本地伪码的同步相位不确定范围由伪码周长M缩小到L_new+1，其中L_new为对接收信号和本地伪码做均值处理的平均点数；

步骤二，细捕，通过累加相关判决方法将由粗捕获得的伪码同步相位不确定范围L_new+1精确到伪码相位同步点。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤一的详细实现过程为：

1)对接收信号和伪码分别进行均值处理，平均点数均为L_new；

2)将均值处理后的接收信号依次送入P个部分相关器中，与均值处理后的本地伪码做相关运算，输出P个相关值；

3)每次按照一定的抽取方式从P个相关值中抽取N个相关值进行FFT运算，并将运算结果取模后保存；其中N＝P/L_new；将L_new次FFT运算结果的对应频率分量叠加后得到一次频偏并行分析的结果；