在突发扩频数传系统中，多普勒频移导致相关峰下降并可能使解调数据极性反向，这就要求接收机在频域和时域同时进行捕获。传统的基于FFT[1,2]的方法或者锁频法均难以实现在几个数据码元内的频率捕获。而在数据解调支路中利用多个并行通道进行频率估计可以在很短的时间内实现频率的粗同步。但在频率估计过程中，当多普勒频移超过数据速率1/4时，叉—点积法估计的频率将产生符号反转，从而输出错误的频率估计。为提高叉—点积法的频率鉴别范围，可在同一个数据符号内采样从而扩大多普勒鉴频容限[3]，但该方法要求相关累加后的相邻的I和Q采样是在同一个数据位内，因此仅适合类似GPS这种一个数据符号内有多个伪码周期的场合。本文提出了利用已知的数据帧头作为叉—点积法中的符号，可有效消除普勒频移超过数据速率1/4并且小于数据速率1/2时符号反转导致的错误频率估计，使频率估计的多普勒容限扩大一倍。
1 叉—点积法频率估计原理
　突发扩频数传接收机内部设置捕获和数据解调两个通道, 捕获通道通过匹配器实现伪码的快捕。每一帧数据到来时, 匹配器捕获伪码以后,通过设置本地伪码发生器的相位获得同步伪码,数据解调通道则利用同步伪码实现接收信号的解扩解调和频率估计,接收机利用频率估计值在几个并行的数据解调支路中选择一路输出,这几路并行的数据解调支路结构完全相同,不同的只是数字下变频时的本振频率不一样。通过设置不同数据解调支路的本振频率,实现不同多普勒频移接收信号的最佳匹配。通过捕获通道和多路并行数据解调支路,即可实现突发扩频信号的快速捕获并克服多普勒频移对于数据解调的影响。
　图1给出了扩频通信接收机捕获通道和一路数据解调支路框图(注：捕获通道和这一路数据解调支路共用一路本振)。

进入相关器的零中频正交双通道信号为：

 

2 多普勒频率估计容限扩展原理
    由式(10)和图2可以看出传统叉—点积法鉴频范围是|fd|≤1/(4T)。当多普勒频移绝对值大于1/(4T)时，同相路附加的相移绝对值超过π/2，从而引起数据极性判决反转，导致频率估计错误。在利用匹配滤波器获得伪码同步后，为扩大数据解调支路的多普勒容限，利用每一帧数据的前面已知帧头数据的符号代替式(10)中的sign(I3)，即可消除同相路数据极性判决反转导致的不利影响，数据解调支路频率估计的多普勒容限扩大为1/(2T)。
　频率误差表达式为：

　图3给出了式(11)对应的多普勒容限扩大后的鉴频特性，其中横坐标为频率误差fdT，纵坐标为归一化的频率误差e。

　以上多普勒频移容限扩展方案利用了帧头数据极性的先验知识，可有效避免数据解调时符号反转导致的频率估计错误。仿真及试验表明，可将传统叉—点积法频率估计范围扩大一倍。结合多路并行数据解调，可有效增强突发扩频通信中数据解调时的动态适应性。
参考文献
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[2] SPILLARD G L. A serial-parallel FFT correlator for PN  code acquisition  from LEO Satellite. Spread Spectrum  Techniques and Applications[C].  IEEE  5th International Symposium, 1998:446-448.
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