[发明专利]一种直扩MSK信号的伪码-多普勒联合捕获方法

说明书

本发明提供一种直扩MSK信号的伪码‑多普勒联合捕获方法，包括以下步骤：对直扩MSK信号通过中频匹配处理转换为近似直扩BPSK信号；对近似直扩BPSK信号的采样数据进行多普勒补偿；对多普勒补偿后的BPSK信号通过伪码并行捕获方法捕获码相位误差、多普勒通道和多普勒位移值，并根据多普勒通道和伪码位移值获得多普勒频偏。本发明可以实现高动态下直扩MSK信号捕获，同时完成伪码相位和多普勒频偏的联合估计，在较低信噪比下，不仅具有较小的多普勒频偏估计误差性能，而且具有很好的伪码相位捕获性能，从而保证接收信号在进入信号跟踪处理模块之前就已得到较好的粗同步。

技术领域

本发明涉及一种数字通信技术，特别是一种直扩MSK信号的伪码-多普勒联合捕获方法。

背景技术

目前，扩频系统多采用BPSK、QPSK调制方式，但这两种调制方式无法适用于存在严重非线性失真、多普勒频移与多径衰落的应用领域。直扩MSK通信系统同时具有扩频系统的低截获性、多用户随机选址能力、抗干扰性能强等优点和MSK信号的包络恒定、频谱利用率高、能量集中、旁瓣衰减快、带外辐射功率低、对非线性失真不敏感等优点，在战术数据链、民用航空地空数据链、导弹制导指令传输、卫星通信等领域得到了广泛应用。所以，直扩MSK信号在直扩BPSK/QPSK信号无法适用的领域仍然具有很好的应用前景。

直扩MSK信号进行精确解扩解调的条件是信号的同步，包括伪码和载波同步。信号同步分为粗同步和精同步，本发明侧重于信号粗同步，即伪码和多普勒频偏捕获。经典的MSK信号捕获方法有两种，一种是基于滑动相关的码捕获，这种方法实现简单但捕获时间很长；另一种是基于匹配滤波的码捕获。这两种方法的捕获相关峰极易受多普勒频偏的影响，显然不适用于高动态下的捕获。在此基础上有学者提出利用差分相关的方法先估计出多普勒频偏并补偿掉，再用匹配滤波做码捕获，然而此方法在低信噪比下估计出的结果误差较大，而且多普勒估计范围与估计误差之间较难取得平衡。所以，高动态低信噪比下直扩MSK通信系统的信号同步成为技术难点。

G.J.R.Povey等人首先提出基于数字部分匹配滤波器与FFT相结合(PMF-FFT)的捕获模型，这种方法虽然在一定程度上缓解了多普勒频偏对伪码捕获性能的影响，并且实现了伪码相位和载波频偏的二维捕获，但是这种方法主要适应于MPSK信号，并且多普勒频偏的捕获范围较小，高动态环境下仍然不适用。因而，如何在高动态环境下准确、快速地完成扩频信号的伪码相位和多普勒频偏二维捕获，成为直扩MSK全数字接收机的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直扩MSK信号的伪码-多普勒联合捕获方法，实现高动态下直扩MSK信号捕获，同时完成伪码相位和多普勒频偏的联合估计，在较低信噪比下，不仅要具有较小的多普勒频偏估计误差性能，而且具有很好的伪码相位捕获性能，从而保证接收信号在进入信号跟踪(精同步)处理模块之前就已得到较好的粗同步。本方法包括以下步骤：

步骤1，对直扩MSK信号通过中频匹配处理转换为近似直扩BPSK信号；

步骤2，对近似直扩BPSK信号的采样数据进行多普勒补偿；

步骤3，对多普勒补偿后的BPSK信号通过伪码并行捕获方法捕获码相位误差、多普勒通道和多普勒位移值，并根据多普勒通道和多普勒位移值获得多普勒频偏。

采用上述方法，所述直扩BPSK信号的产生方法具体为：

步骤1.1，采用滤波器h(t)接收直扩MSK信号，滤波器h(t)的冲激响应为

步骤1.2，接收后的信号依次经f₁下变频、低通滤波、K倍抽取后得到直扩BPSK基带信号

其中，滤波器h(t)与产生直扩MSK信号的转换滤波器g(t)相匹配，