一种基于长码扩频技术的无人机遥控链路实现

2 长伪码快速捕获方法
传统的匹配滤波器是在整个码相位和频率域上进行二维搜索，致使需要检测的不确定空间和捕获时间成倍增加。把时域的循环卷积转化到频域，利用快速傅里叶变换来计算，将会大幅度缩小运算量，但将时域、频域二维串行扫描变成并行扫描的方法虽减少了捕获时间，但是以提高硬件的复杂度为代价。
为了处理捕获时间和实现复杂度之间的矛盾，本文采用了一种结合频率捕获和伪码捕获相结合的基于FFT算法快速捕获方法。基于FFT的捕获方法在搜索伪码相位的同时，得到载波频率偏移值，将原来的伪码相位、载波频偏的二维搜索过程变成只搜索伪码相位的一维搜索过程，大大减少了高动态环境中伪码的搜索时间。该方法的FPGA实现方案如图4所示。

FFT的并行捕获搜索过程如下：首先经过正交解调，本地载波NCO对准初始频率估计值，将中频信号解调为基带信息，使产生的信号对准一个频率点搜索，启动FFT捕获环路，做1024点FFT变换，将变换结果和存在ROM内的本地伪码的FFT共轭相乘，再做IFFT，通过比较所有的相关峰值，找出其最大值，若最大值大于设定的检测门限，则表明信号捕获，给出信号所在位置的码相位和载频，进入信号跟踪阶段。如果最大值小于门限，则表明信号未捕获，通过控制逻辑改变载频频差，重复上述过程。采用该方法要注意如下几点：
(1)伪码并行搜索的过程是对时域和频域同时进行搜索，载频频差搜索步进单元的选取很重要。步进单元选的较小，对弱信号的捕获性能较好，但会增加捕获时间；步进单元选的过大，会使相关峰值降低，特别对于低信噪比的信号，不易捕获到，所以载频频差搜索步进单元的选取需要折衷考虑。
(2)在FFT频域并行捕获的同时，可完成对信号载频的提取，因而它可以取代载波频率捕获电路。
(3)在采用FFT频域并行捕获法时，考虑到FPGA的特点．本地伪码FFT值预先存储于FPGA内的存储单元中，这样做的优点在于，省去了一个FFT模块，从而节省了整个系统资源，提高了系统捕获时间。
(4)扫频控制模块受延时锁相控制，在捕获载频频差搜索和伪码捕获后，在延时锁相环路中将对捕获的伪码进行验证，以防止误捕获。

3 实现与测试结果
FPGA的编程实现采用QuartusⅡ9．0集成软件，调试和仿真工具采用该软件自带的在线逻辑分析仪(signalTapⅡLogic Analyzer)，可提供适时、高速的指定信号波形。