基于天線陣的直擴(kuò)系統(tǒng)多維快速捕獲研究.pdf

1、近年來，由于多天線系統(tǒng)在濾除空域干擾、提高頻譜效率等方面的優(yōu)異性能，多天線陣應(yīng)用得到了廣泛的重視，在直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越多。但是作為直擴(kuò)系統(tǒng)瓶頸之一的捕獲問題在多天線系統(tǒng)中的研究進(jìn)展緩慢，大多數(shù)的算法沒有充分開發(fā)多天線陣的潛在優(yōu)勢。本文詳盡研究了基于天線陣的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的多維捕獲問題，特別注意利用多天線增強(qiáng)捕獲判決的可靠性，取得了一些有益的結(jié)果。 論文首先提出了一種基于多天線陣的高動(dòng)態(tài)DS/SS 三維捕獲算法，捕

2、獲最大允許的多普勒頻移達(dá)到40kHz，這是常規(guī)捕獲算法根本無法達(dá)到的。為了加快頻域的搜索和精確估計(jì)多普勒頻移，算法使用了FFT 變換，值得注意的是，在低信噪比環(huán)境中這種變換是無法精確估計(jì)單天線系統(tǒng)多普勒頻移的，這是因?yàn)榇蠖嗥绽疹l偏的情況下捕獲預(yù)積分的累積時(shí)間必須要短，也就無法獲得足夠的擴(kuò)頻增益來改善估計(jì)的信噪比，而低信噪比下的FFT 變換是不準(zhǔn)確的。值得慶幸的是，多天線陣的應(yīng)用改善了系統(tǒng)工作的信噪比，保證了多普勒頻移估計(jì)的準(zhǔn)確性。理論分

3、析和計(jì)算機(jī)仿真表明，由于充分利用了多天線陣的潛在優(yōu)勢，提出捕獲算法與同等復(fù)雜程度的常規(guī)匹配濾波算法相比性能有了很大改善，特別是在低信噪比條件下，改善更明顯。 針對(duì)移動(dòng)快衰落信道的特點(diǎn)，本文給出了一種新的自適應(yīng)門限設(shè)置方法。鑒于多徑分量一般會(huì)成簇出現(xiàn)的事實(shí)，算法在估計(jì)信噪比時(shí)不是簡單地剔除數(shù)據(jù)樣本中的幾個(gè)最高值，而是根據(jù)一定的規(guī)則只剔除那些含有信號(hào)分量的樣本，仍能保留那些數(shù)值較大但僅含有噪聲分量的樣本，與已有的自適應(yīng)門限算法相比，

4、對(duì)多徑衰落信道下背景噪聲功率估計(jì)更準(zhǔn)確，門限設(shè)置更合理。 針對(duì)DS/SS 長周期偽隨機(jī)序列，提出了一種碼相位估計(jì)器輔助加速算法?；驹硎抢枚虝r(shí)內(nèi)信道的平穩(wěn)和時(shí)不變特性，將兩個(gè)相對(duì)移相1/4 偽碼周期的特殊輔助序列分別與接收信號(hào)互相關(guān)，給出一個(gè)本地偽碼產(chǎn)生器的相對(duì)碼相位改進(jìn)值和改進(jìn)方向。這樣，搜索的起始位置就以較大概率集中在同步相位附近，大大節(jié)省了捕獲時(shí)間。另外，為了進(jìn)一步增加估計(jì)的準(zhǔn)確性，算法對(duì)多個(gè)估計(jì)按改進(jìn)方向分別進(jìn)行累加

5、，并用大數(shù)判決的方法決定最終的結(jié)果。理論分析和計(jì)算機(jī)仿真證實(shí)，碼相位估計(jì)器可以幾倍地提高捕獲速度，且偽碼周期越長效果越明顯。 文章最后給出了一種基于多天線的DS-UWB 捕獲算法。算法利用UWB 信號(hào)的循環(huán)平穩(wěn)特點(diǎn)，將接收信號(hào)與它自身延遲一個(gè)信息位產(chǎn)生的模板相關(guān)，應(yīng)用最大似然方法就可得到一個(gè)粗略的同步時(shí)間估計(jì)。在充分利用線性天線陣空間分集增益的情況下，這種估計(jì)相當(dāng)準(zhǔn)確，誤差一般不超過一個(gè)信息位時(shí)間長度的20％，特別在高信噪比條件