本發(fā)明涉及信號處理，具體涉及一種直接序列擴(kuò)頻信號的跟蹤方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)是一種具有抗干擾、低截獲概率等優(yōu)點(diǎn)的通信技術(shù)。其通過使用特定的擴(kuò)頻碼將信號頻帶展寬，使信號在傳播過程中具有極佳的抗點(diǎn)狀干擾能力，被廣泛應(yīng)用于軍事通信、衛(wèi)星通信和水聲通信等領(lǐng)域。在擴(kuò)頻信號的解調(diào)過程中，如何快速、實(shí)時且準(zhǔn)確地進(jìn)行擴(kuò)頻信號的解調(diào)，是接收端擴(kuò)頻解調(diào)設(shè)備設(shè)計(jì)要解決的關(guān)鍵問題。在接收端首先需要完成信號的捕獲，完成初步的載波同步和偽碼同步，但捕獲所得的精度較低，此時載波多普勒誤差在幾百赫茲左右，碼相位誤差在半個碼片以內(nèi)，但這種精度仍然無法滿足對于擴(kuò)頻信號進(jìn)行穩(wěn)定解調(diào)，必須進(jìn)行下一步信號跟蹤，而跟蹤屬于較為耗時的過程。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，雖然基于dsp和fpga等外設(shè)板卡達(dá)到了實(shí)時解調(diào)的速率，但無法適應(yīng)當(dāng)前軟件化信號解調(diào)的發(fā)展趨勢，具備開發(fā)難度大，升級困難，使用場景受限等問題。由于當(dāng)前軟件化的解調(diào)設(shè)備往往基于多核cpu進(jìn)行開發(fā)，直接序列擴(kuò)頻信號的跟蹤處理涉及大量的相關(guān)運(yùn)算，每個碼片都需要進(jìn)行多個相關(guān)器的計(jì)算，cpu設(shè)備因其串行的處理方式，處理效率較低，無法滿足實(shí)時解調(diào)的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種直接序列擴(kuò)頻信號的跟蹤方法及裝置，以解決現(xiàn)有軟件解調(diào)技術(shù)無法滿足實(shí)時解調(diào)要求的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明實(shí)施例第一方面公開了一種直接序列擴(kuò)頻信號的跟蹤方法，應(yīng)用于cpu設(shè)備，所述cpu設(shè)備與gpu設(shè)備連接，所述方法包括：

4、利用對擴(kuò)頻信號進(jìn)行捕獲得到的捕獲結(jié)果，對跟蹤環(huán)路的環(huán)路參數(shù)進(jìn)行初始化；所述捕獲結(jié)果包含：載波頻率范圍和偽碼相位范圍；所述跟蹤環(huán)路用于對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行跟蹤；所述環(huán)路參數(shù)用于控制所述跟蹤環(huán)路輸出的本地載波的頻率和本地偽碼的相位；

5、實(shí)時接收所述擴(kuò)頻信號，并將所述擴(kuò)頻信號發(fā)送給所述gpu設(shè)備，使得所述gpu設(shè)備基于當(dāng)前的所述環(huán)路參數(shù)控制下所述跟蹤環(huán)路輸出的本地載波和本地偽碼，對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行并行跟蹤運(yùn)算，得到目標(biāo)環(huán)路參數(shù)并將所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)發(fā)送給所述cpu設(shè)備；

6、每當(dāng)接收到所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)時，基于所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)更新所述跟蹤環(huán)路的所述環(huán)路參數(shù)；

7、調(diào)用所述gpu設(shè)備基于所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)進(jìn)行非相干累加，得到所述gpu設(shè)備發(fā)送的能量累加值；

8、基于所述能量累加值對所述跟蹤環(huán)路進(jìn)行鎖定狀態(tài)判別，當(dāng)判別結(jié)果表征所述跟蹤環(huán)路穩(wěn)定鎖定時，確定所述擴(kuò)頻信號跟蹤完成。

9、優(yōu)選的，在所述實(shí)時接收所述擴(kuò)頻信號，并將所述擴(kuò)頻信號發(fā)送給所述gpu設(shè)備之前，所述方法還包括：

10、對所述gpu設(shè)備的內(nèi)存進(jìn)行分配，得到用于進(jìn)行并行跟蹤運(yùn)算的運(yùn)算內(nèi)存。

11、優(yōu)選的，所述實(shí)時接收所述擴(kuò)頻信號，并將所述擴(kuò)頻信號發(fā)送給所述gpu設(shè)備，包括：

12、實(shí)時接收所述擴(kuò)頻信號；

13、調(diào)用cudamemcpy函數(shù)將所述擴(kuò)頻信號發(fā)送給所述gpu設(shè)備。

14、優(yōu)選的，所述基于所述能量累加值對所述跟蹤環(huán)路進(jìn)行鎖定狀態(tài)判別，當(dāng)判別結(jié)果表征所述跟蹤環(huán)路穩(wěn)定鎖定時，確定所述擴(kuò)頻信號跟蹤完成，包括：

15、每當(dāng)所述跟蹤環(huán)路的所述環(huán)路參數(shù)更新后，基于所述擴(kuò)頻信號與所述跟蹤環(huán)路輸出的本地載波計(jì)算頻率誤差，得到多個頻率誤差值；若小于頻率閾值的所述頻率誤差值的個數(shù)超過第一預(yù)設(shè)個數(shù)，則確定載波頻率鎖定；

16、在確定載波頻率鎖定之后接收的各個所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)對應(yīng)的所述能量累加值中，若符合載波相位鎖定要求的所述能量累加值的個數(shù)超過第二預(yù)設(shè)個數(shù)，則確定載波相位鎖定；符合載波相位鎖定要求的所述能量累加值表征對應(yīng)的所述擴(kuò)頻信號中，i路信號能量大于q路信號能量并達(dá)到第一預(yù)設(shè)倍數(shù)；

17、在確定載波相位鎖定之后接收的各個所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)對應(yīng)的所述能量累加值中，若符合環(huán)路穩(wěn)定鎖定要求的所述能量累加值的個數(shù)超過第三預(yù)設(shè)個數(shù)，則確定所述跟蹤環(huán)路穩(wěn)定鎖定并且所述擴(kuò)頻信號跟蹤完成；符合環(huán)路穩(wěn)定鎖定要求的所述能量累加值表征對應(yīng)的所述擴(kuò)頻信號中，i路信號能量大于q路信號能量并達(dá)到第二預(yù)設(shè)倍數(shù)；所述第二預(yù)設(shè)倍數(shù)大于所述第一預(yù)設(shè)倍數(shù)。

18、本發(fā)明實(shí)施例第二方面公開了一種直接序列擴(kuò)頻信號的跟蹤方法，應(yīng)用于gpu設(shè)備，所述gpu設(shè)備與cpu設(shè)備連接，所述方法包括：

19、接收所述cpu設(shè)備發(fā)送的擴(kuò)頻信號；

20、基于當(dāng)前的環(huán)路參數(shù)控制下跟蹤環(huán)路輸出的本地載波和本地偽碼，對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行并行跟蹤運(yùn)算，得到目標(biāo)環(huán)路參數(shù)并將所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)發(fā)送給所述cpu設(shè)備，使得所述cpu設(shè)備基于所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)更新所述跟蹤環(huán)路的所述環(huán)路參數(shù)；所述跟蹤環(huán)路用于對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行跟蹤；所述環(huán)路參數(shù)用于控制所述跟蹤環(huán)路輸出的本地載波的頻率和本地偽碼的相位；

21、響應(yīng)于所述cpu設(shè)備的調(diào)用，基于所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)進(jìn)行非相干累加，得到能量累加值；

22、將所述能量累加值發(fā)送給所述cpu設(shè)備。

23、優(yōu)選的，所述基于當(dāng)前的環(huán)路參數(shù)控制下跟蹤環(huán)路輸出的本地載波和本地偽碼，對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行并行跟蹤運(yùn)算，得到目標(biāo)環(huán)路參數(shù)并將所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)發(fā)送給所述cpu設(shè)備，包括：

24、獲取當(dāng)前的環(huán)路參數(shù)控制下跟蹤環(huán)路輸出的本地載波和本地偽碼；所述本地偽碼包括：超前碼、即時碼和滯后碼；所述超前碼的相位相較于所述即時碼超前半個碼片，所述滯后碼的相位相較于所述即時碼滯后半個碼片；

25、根據(jù)所述擴(kuò)頻信號中的每一頻點(diǎn)和所述本地載波，生成多個下變頻計(jì)算任務(wù)，并將各個所述下變頻計(jì)算任務(wù)分配到線程塊中的各個線程進(jìn)行并行計(jì)算，得到下變頻后的擴(kuò)頻信號；

26、針對所述下變頻后的擴(kuò)頻信號中的每一采樣點(diǎn)，生成所述采樣點(diǎn)分別與所述超前碼、所述即時碼和所述滯后碼相乘的解擴(kuò)計(jì)算任務(wù)，得到多個所述解擴(kuò)計(jì)算任務(wù)；

27、將各個所述解擴(kuò)計(jì)算任務(wù)分配到線程塊中的各個線程進(jìn)行并行計(jì)算，得到所述超前碼對應(yīng)的第一解擴(kuò)信號、所述即時碼對應(yīng)的第二解擴(kuò)信號和所述滯后碼對應(yīng)的第三解擴(kuò)信號；

28、將所述下變頻后的擴(kuò)頻信號、所述第一解擴(kuò)信號、所述第二解擴(kuò)信號和所述第三解擴(kuò)信號作為目標(biāo)環(huán)路參數(shù)，調(diào)用cudamemcpy函數(shù)將所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)發(fā)送給所述cpu設(shè)備。

29、優(yōu)選的，所述響應(yīng)于所述cpu設(shè)備的調(diào)用，基于所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)進(jìn)行非相干累加，得到能量累加值，包括：

30、響應(yīng)于所述cpu設(shè)備的調(diào)用，利用預(yù)設(shè)的規(guī)約算法和所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)進(jìn)行非相干累加，得到能量累加值。

31、優(yōu)選的，所述將所述能量累加值發(fā)送給所述cpu設(shè)備，包括：

32、調(diào)用cudamemcpy函數(shù)將所述能量累加值發(fā)送給所述cpu設(shè)備。

33、本發(fā)明實(shí)施例第三方面公開了一種直接序列擴(kuò)頻信號的跟蹤裝置，應(yīng)用于cpu設(shè)備，所述cpu設(shè)備與gpu設(shè)備連接，所述裝置包括：

34、初始化單元，用于利用對擴(kuò)頻信號進(jìn)行捕獲得到的捕獲結(jié)果，對跟蹤環(huán)路的環(huán)路參數(shù)進(jìn)行初始化；所述捕獲結(jié)果包含：載波頻率范圍和偽碼相位范圍；所述跟蹤環(huán)路用于對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行跟蹤；所述環(huán)路參數(shù)用于控制所述跟蹤環(huán)路輸出的本地載波的頻率和本地偽碼的相位；

35、跟蹤運(yùn)算發(fā)起單元，用于實(shí)時接收所述擴(kuò)頻信號，并將所述擴(kuò)頻信號發(fā)送給所述gpu設(shè)備，使得所述gpu設(shè)備基于當(dāng)前的所述環(huán)路參數(shù)控制下所述跟蹤環(huán)路輸出的本地載波和本地偽碼，對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行并行跟蹤運(yùn)算，得到目標(biāo)環(huán)路參數(shù)并將所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)發(fā)送給所述cpu設(shè)備；

36、更新單元，用于每當(dāng)接收到所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)時，基于所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)更新所述跟蹤環(huán)路的所述環(huán)路參數(shù)；

37、累加調(diào)用單元，用于調(diào)用所述gpu設(shè)備基于所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)進(jìn)行非相干累加，得到所述gpu設(shè)備發(fā)送的能量累加值；

38、判別單元，用于基于所述能量累加值對所述跟蹤環(huán)路進(jìn)行鎖定狀態(tài)判別，當(dāng)判別結(jié)果表征所述跟蹤環(huán)路穩(wěn)定鎖定時，確定所述擴(kuò)頻信號跟蹤完成。

39、本發(fā)明實(shí)施例第四方面公開了一種直接序列擴(kuò)頻信號的跟蹤裝置，應(yīng)用于gpu設(shè)備，所述gpu設(shè)備與cpu設(shè)備連接，所述裝置包括：

40、接收單元，用于接收所述cpu設(shè)備發(fā)送的擴(kuò)頻信號；

41、并行跟蹤運(yùn)算單元，用于基于當(dāng)前的環(huán)路參數(shù)控制下跟蹤環(huán)路輸出的本地載波和本地偽碼，對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行并行跟蹤運(yùn)算，得到目標(biāo)環(huán)路參數(shù)并將所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)發(fā)送給所述cpu設(shè)備，使得所述cpu設(shè)備基于所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)更新所述跟蹤環(huán)路的所述環(huán)路參數(shù)；所述跟蹤環(huán)路用于對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行跟蹤；所述環(huán)路參數(shù)用于控制所述跟蹤環(huán)路輸出的本地載波的頻率和本地偽碼的相位；

42、累加響應(yīng)單元，用于響應(yīng)于所述cpu設(shè)備的調(diào)用，基于所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)進(jìn)行非相干累加，得到能量累加值；

43、發(fā)送單元，用于將所述能量累加值發(fā)送給所述cpu設(shè)備。

44、基于上述本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直接序列擴(kuò)頻信號的跟蹤方法及裝置，利用對擴(kuò)頻信號進(jìn)行捕獲得到的捕獲結(jié)果，對跟蹤環(huán)路的環(huán)路參數(shù)進(jìn)行初始化；所述捕獲結(jié)果包含：載波頻率范圍和偽碼相位范圍；所述跟蹤環(huán)路用于對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行跟蹤；所述環(huán)路參數(shù)用于控制所述跟蹤環(huán)路輸出的本地載波的頻率和本地偽碼的相位；實(shí)時接收所述擴(kuò)頻信號，并將所述擴(kuò)頻信號發(fā)送給所述gpu設(shè)備，使得所述gpu設(shè)備基于當(dāng)前的所述環(huán)路參數(shù)控制下所述跟蹤環(huán)路輸出的本地載波和本地偽碼，對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行并行跟蹤運(yùn)算，得到目標(biāo)環(huán)路參數(shù)并將所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)發(fā)送給所述cpu設(shè)備；每當(dāng)接收到所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)時，基于所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)更新所述跟蹤環(huán)路的所述環(huán)路參數(shù)；調(diào)用所述gpu設(shè)備基于所述目標(biāo)環(huán)路參數(shù)進(jìn)行非相干累加，得到所述gpu設(shè)備發(fā)送的能量累加值；基于所述能量累加值對所述跟蹤環(huán)路進(jìn)行鎖定狀態(tài)判別，當(dāng)判別結(jié)果表征所述跟蹤環(huán)路穩(wěn)定鎖定時，確定所述擴(kuò)頻信號跟蹤完成。在本方案中，利用cpu設(shè)備和gpu設(shè)備協(xié)同完成信號跟蹤，利用了gpu設(shè)備多線程并行計(jì)算優(yōu)勢，對于跟蹤過程中運(yùn)算量較大的步驟調(diào)用gpu設(shè)備進(jìn)行運(yùn)算，解決了現(xiàn)有軟件解調(diào)技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)對于擴(kuò)頻信號實(shí)時解調(diào)的問題。