1.一种基于PMF‑FFT算法在FPGA上实现信号捕获的方法,其特征在于,所述方法包括:将带有频率偏移和码元相位偏移的信号输入到部分匹配滤波模块,得到部分匹配滤波相关值;
将每个部分匹配滤波相关值按规定的顺序保存在存储器队列中,并进行N点补零操作;
依次将每个存储器补零后的数据输送到FFT IP核中进行FFT运算,输出运算数据;
对运算数据取模的平方;
对取模的平方的数值进行最值比较,并获取最大峰值及其坐标K;
最大峰值和预设门限阈值进行比较,若超出预设门限阈值,则计算出频偏估计值。
2.根据权利要求1所述的基于PMF‑FFT算法在FPGA上实现信号捕获的方法,其特征在于,所述方法还包括:设置PMF‑FFT算法的参数,包括总相关长度M和部分匹配滤波长度X,根据扩频码速率fc、扩频码的采样速率fs以及用于匹配滤波的伪码长度为L,得出总的相关长度M;
匹配滤波器的长度X根据系统实际的频偏范围进行确定,算法估计的频偏范围为Δfwidth,根据频偏估计范围Δfwidth得出频率分辨率Δfunit=Δfwidth/N;
M=L*(fs/fc)
M为总相关长度,L为用于匹配滤波的伪码长度,fc为扩频码速率,fs为扩频码的采样速率。
Δfwidth=fs/X
Δfwidth为PMF‑FFT算法能估计的频偏范围,fs为扩频码的采样速率,X为部分匹配滤波器的系数长度;
Δfwidth>Δfd
Δfwidth为PMF‑FFT算法能估计的频偏范围,Δfd为接收系统实际应对的频偏范围;
Δfunit=Δfwidth/N
Δfunit为PMF‑FFT算法的频率分辨率,Δfwidth为PMF‑FFT算法能估计的频偏范围,N为部分匹配滤波器的个数。
3.根据权利要求1所述的基于PMF‑FFT算法在FPGA上实现信号捕获的方法,其特征在于,所述部分匹配滤波模块的设计采用串并匹配滤波器结合乒乓操作。
4.根据权利要求3所述的基于PMF‑FFT算法在FPGA上实现信号捕获的方法,其特征在于,所述串并匹配滤波器结合乒乓操作的方法包括:步骤1:构建一个接收数据移位寄存器和两个匹配滤波移位寄存器;
步骤2:创建一个只读存储器ROM,用于存放采样后的本地伪码:步骤3:对两个匹配滤波移位寄存器进行乒乓操作实现两个匹配滤波移位寄存器实现轮换;
步骤4:部分匹配滤波器与接收数据移位寄存器进行部分相关运算,X个接收数据对应X个本地码,对应位置先相乘再相加,实现一次部分相关运算,接收数据每隔一个采样率时钟fs在接收数据移位寄存器里移进一个数据,再每个一个时钟周期,输出一个部分相关值。
5.根据权利要求1所述的基于PMF‑FFT算法在FPGA上实现信号捕获的方法,其特征在于,所述部分匹配滤波模块由接收数据移位寄存器、ROM、部分匹配滤波器一、部分匹配滤波器二和相关运算模块组成。
6.根据权利要求1所述的基于PMF‑FFT算法在FPGA上实现信号捕获的方法,其特征在于,将每个部分匹配滤波相关值按规定的顺序保存在存储器队列中的方法包括:根据部分匹配滤波相关值所处的部分匹配滤波器以及在该部分匹配滤波器中输入数据所处的相位这两个依据,得出每个输出结果保存在存储器队列中的位置。
7.根据权利要求1所述的基于PMF‑FFT算法在FPGA上实现信号捕获的方法,其特征在于,依次将每个存储器补零后的数据输送到FFT IP核中进行FFT运算方法包括:先将第一个存储器中的N个相关值补零后送到FFT IP核中进行FFT运算,再按顺序将剩余的存储器存取的值补零后输送到FFT IP核中进行FFT运算。
8.根据权利要求1所述的基于PMF‑FFT算法在FPGA上实现信号捕获的方法,其特征在于,所述N点补零操作包括:创建一个深度为N,值为0的存储器;
将N个0值补在N个部分相关值构成2N个点,即完成N点补零操作。
9.根据权利要求8所述的基于PMF‑FFT算法在FPGA上实现信号捕获的方法,其特征在于,获取最大峰值及其坐标K的方法包括:对于FFT运算,2N点的时域信号对应2N点的频域信号输出;
将2N点虚数的模的平方进行比较,得到最大值,并记录最大值对应的坐标K值。
10.根据权利要求1所述的基于PMF‑FFT算法在FPGA上实现信号捕获的方法,其特征在于,计算出频偏估计值的方法包括:将最大峰值与预设的门限值进行比较;
若低于门限阈值,则没有捕获成功;若高于门限阈值,则捕获成功,此时取峰值的对应坐标的K值,即可得到频偏估计值:fd_estimate=K*Δfunit。
fd_estimate为频偏估计值,K为峰值对应坐标,Δfunit为PMF‑FFT算法的频率分辨率。