一種基于長碼擴頻技術的無人機遙控鏈路實現

2 長偽碼快速捕獲方法
傳統的匹配濾波器是在整個碼相位和頻率域上進行二維搜索，致使需要檢測的不確定空間和捕獲時間成倍增加。把時域的循環卷積轉化到頻域，利用快速傅里葉變換來計算，將會大幅度縮小運算量，但將時域、頻域二維串行掃描變成并行掃描的方法雖減少了捕獲時間，但是以提高硬件的復雜度為代價。
為了處理捕獲時間和實現復雜度之間的矛盾，本文采用了一種結合頻率捕獲和偽碼捕獲相結合的基于FFT算法快速捕獲方法。基于FFT的捕獲方法在搜索偽碼相位的同時，得到載波頻率偏移值，將原來的偽碼相位、載波頻偏的二維搜索過程變成只搜索偽碼相位的一維搜索過程，大大減少了高動態環境中偽碼的搜索時間。該方法的FPGA實現方案如圖4所示。

FFT的并行捕獲搜索過程如下：首先經過正交解調，本地載波NCO對準初始頻率估計值，將中頻信號解調為基帶信息，使產生的信號對準一個頻率點搜索，啟動FFT捕獲環路，做1024點FFT變換，將變換結果和存在ROM內的本地偽碼的FFT共軛相乘，再做IFFT，通過比較所有的相關峰值，找出其最大值，若最大值大于設定的檢測門限，則表明信號捕獲，給出信號所在位置的碼相位和載頻，進入信號跟蹤階段。如果最大值小于門限，則表明信號未捕獲，通過控制邏輯改變載頻頻差，重復上述過程。采用該方法要注意如下幾點：
(1)偽碼并行搜索的過程是對時域和頻域同時進行搜索，載頻頻差搜索步進單元的選取很重要。步進單元選的較小，對弱信號的捕獲性能較好，但會增加捕獲時間；步進單元選的過大，會使相關峰值降低，特別對于低信噪比的信號，不易捕獲到，所以載頻頻差搜索步進單元的選取需要折衷考慮。
(2)在FFT頻域并行捕獲的同時，可完成對信號載頻的提取，因而它可以取代載波頻率捕獲電路。
(3)在采用FFT頻域并行捕獲法時，考慮到FPGA的特點．本地偽碼FFT值預先存儲于FPGA內的存儲單元中，這樣做的優點在于，省去了一個FFT模塊，從而節省了整個系統資源，提高了系統捕獲時間。
(4)掃頻控制模塊受延時鎖相控制，在捕獲載頻頻差搜索和偽碼捕獲后，在延時鎖相環路中將對捕獲的偽碼進行驗證，以防止誤捕獲。

3 實現與測試結果
FPGA的編程實現采用QuartusⅡ9．0集成軟件，調試和仿真工具采用該軟件自帶的在線邏輯分析儀(signalTapⅡLogic Analyzer)，可提供適時、高速的指定信號波形。