一种扩频信号载波恢复方法及相关组件与流程

本发明涉及无线通信，尤其涉及一种扩频信号载波恢复方法及相关组件。

背景技术：

1、直接序列扩频系统是指利用高码率的扩频码序列在发送端扩展待传输的信号的频谱，使待传输信号成为宽带信号在信道中传输，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展宽的扩频信号解扩恢复出原始信号的一种信息传输系统。该系统具有着信号频谱密度低，抗干扰抗衰落能力强的特点，广泛的应用于军事通信、卫星通信等领域。在该系统中载波同步技术是其中一项关键技术。接收端捕获与跟踪发送端的扩频码，并由此产生跟发送端的扩频码相位完全一致的扩频码相位，以完成扩频信号的解扩。对扩频信号的解扩往往是一个相干过程，相干过程的完成则要求准确的载波同步与恢复，因此载波同步技术的性能将直接影响直接序列扩频系统的性能。

2、目前常使用的载波同步方法是基于锁相环的载波同步回路，其依靠鉴相器、数控振荡器和环路滤波器实现对载波信号的跟踪，但在一些高动态、多普勒频移较大、信号信噪比较低的环境下，往往难以实现快速锁频锁相、实现稳定跟踪，这无疑限制了直扩系统的应用环境。

技术实现思路

1、本发明提供一种扩频信号载波恢复方法及相关组件，用以解决现有技术中在高动态、多普勒频移较大、信号信噪比较低的环境下，锁相环难以快速锁频锁相的缺陷，本发明通过fft频率粗略捕获，并结合基带锁相环提高信噪比，且利用捕获标志信号控制fft的补偿更新的控制机制，实现在高动态环境下的扩频弱信号的载波恢复。

2、本发明提供一种扩频信号载波恢复方法，包括：对已跟踪的扩频信号进行fft变换，得到扩频信号的频谱；根据所述扩频信号的频谱对所述扩频信号进行频率补偿，得到频率补偿后信号；通过基带锁相环对所述频率补偿后信号进行残留频率跟踪和分频，得到捕获标志信号和所述扩频信号的解扩信号；所述频率补偿后信号的码元在所述基带锁相环内采用分段累积方式；在所述捕获标志信号为捕获失败信号的情况下，重复迭代执行所述频率补偿步骤和所述残留频率步骤，直到所述捕获标志信号为捕获成功信号，将与所述捕获成功信号对应的解扩信号作为最终的载波恢复信号；所述捕获失败信号与所述捕获成功信号相反。

3、根据本发明提供的一种扩频信号载波恢复方法，所述对扩频信号进行fft变换之前，还包括：对所述扩频信号进行串并转换，得到用于所述fft变换的并行数据。

4、根据本发明提供的一种扩频信号载波恢复方法，所述根据所述扩频信号的频谱对所述扩频信号进行频率补偿，得到频率补偿后信号，包括：对所述扩频信号进行频谱累计，得到频谱累计值；根据所述频谱累计值确定与第一压控振荡器对应的第一频率控制字；根据所述第一频率控制字确定第一负频率的载波复信号；将所述扩频信号与所述第一负频率的载波复信号相乘，得到所述频率补偿后信号。

5、根据本发明提供的一种扩频信号载波恢复方法，所述通过基带锁相环对所述频率补偿后信号进行残留频率跟踪和分频，得到所述捕获标志信号和所述扩频信号的解扩信号，所述频率补偿后信号的码元在所述基带锁相环内采用分段累积方式，包括：将所述频率补偿后信号的码元进行分段累积处理，得到分段累积后信号；将所述分段累积后信号进行鉴相，得到鉴相后信号；将所述鉴相后信号进行环路滤波，得到滤波后信号；根据所述滤波后信号确定与第二压控振荡器对应的第二频率控制字和与定时器对应的第三频率控制字；根据所述第二频率控制字确定第二负频率的载波复信号；将所述第二负频率的载波复信号进行分频，得到分频后信号；将所述分频后信号与所述频率补偿后信号相乘，得到所述扩频信号的解扩信号；根据所述第三频率控制字确定所述捕获标志信号。

6、根据本发明提供的一种扩频信号载波恢复方法，所述根据所述第三频率控制字确定所述捕获标志信号，包括：根据所述第三频率控制字确定所述定时器在预设时间段内的方差；所述预设时间段内的方差大于预设阈值时，所述捕获标志信号为所述捕获成功信号；所述预设时间段内的方差大于预设阈值时，所述捕获标志信号为所述捕获失败信号。

7、本发明还提供一种扩频信号载波恢复系统，包括：fft转换模块，用于对已跟踪的扩频信号进行fft变换，得到扩频信号的频谱；频率补偿模块，用于根据所述扩频信号的频谱对所述扩频信号进行频率补偿，得到频率补偿后信号；基带锁相环，用于对所述频率补偿后信号进行残留频率跟踪和分频，得到捕获标志信号和所述扩频信号的解扩信号；所述频率补偿后信号的码元在所述基带锁相环内采用分段累积方式；迭代模块，用于在所述捕获标志信号为捕获失败信号的情况下，重复迭代执行所述频率补偿步骤和所述残留频率步骤，直到所述捕获标志信号为捕获成功信号，将与所述捕获成功信号对应的解扩信号作为最终的载波恢复信号；所述捕获失败信号与所述捕获成功信号相反。

8、本发明还提供一种扩频信号载波恢复系统，还包括：串并转换模块，用于对所述扩频信号进行串并转换，得到用于所述fft变换的并行数据。

9、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述扩频信号载波恢复方法。

10、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述扩频信号载波恢复方法。

11、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述扩频信号载波恢复方法。

12、本发明提供的一种扩频信号载波恢复方法及相关组件，该方法包括：首先对已跟踪的扩频信号，利用fft进行频率粗略捕获，根据fft估计的扩频信号的频谱，对扩频信号进行频率补偿，补偿后存在残留频偏和相偏的信号进入基带锁相环进行后续残留频率的跟踪，由于信噪比较低，单个的扩频码片受噪声影响较大，需要码元分段累积，再通过锁相环，可以提高进入锁相环的信号信噪比，从而更稳定的完成残留频率跟踪；并且对跟踪的频率进行相应分频，得到捕获标志信号和扩频信号的解扩信号；同时结合捕获标志信号控制fft的补偿更新的控制机制，完成在高动态环境下的扩频弱信号的载波恢复。

技术特征：

1.一种扩频信号载波恢复方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的扩频信号载波恢复方法，其特征在于，所述对扩频信号进行fft变换之前，还包括：

3.根据权利要求1所述的扩频信号载波恢复方法，其特征在于，所述根据所述扩频信号的频谱对所述扩频信号进行频率补偿，得到频率补偿后信号，包括：

4.根据权利要求1至3任一项所述的扩频信号载波恢复方法，其特征在于，所述通过基带锁相环对所述频率补偿后信号进行残留频率跟踪和分频，得到所述捕获标志信号和所述扩频信号的解扩信号，所述频率补偿后信号的码元在所述基带锁相环内采用分段累积方式，包括：

5.根据权利要求4所述的扩频信号载波恢复方法，其特征在于，所述根据所述第三频率控制字确定所述捕获标志信号，包括：

6.一种扩频信号载波恢复系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的扩频信号载波恢复系统，其特征在于，还包括：

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述扩频信号载波恢复方法。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述扩频信号载波恢复方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述扩频信号载波恢复方法。

技术总结
本发明涉及无线通信技术领域，提供一种扩频信号载波恢复方法及相关组件，该方法包括：首先对已跟踪的扩频信号，利用FFT进行频率粗略捕获，根据FFT估计的扩频信号的频谱，对扩频信号进行频率补偿，补偿后存在残留频偏和相偏的信号进入基带锁相环进行后续残留频率的跟踪，由于信噪比较低，单个的扩频码片受噪声影响较大，需要码元分段累积，再通过锁相环，可以提高进入锁相环的信号信噪比，从而更稳定的完成残留频率跟踪；并且对跟踪的频率进行相应分频，得到捕获标志信号和扩频信号的解扩信号；同时结合捕获标志信号控制FFT的补偿更新的控制机制，完成在高动态环境下的扩频弱信号的载波恢复。

技术研发人员：谈树峰,陆连伟,王忠峰,李超,邓伯金,李小波,王金伟,常盛
受保护的技术使用者：北京国科天迅科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31