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

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(shí)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。解調(diào)過程中擴(kuò)頻信號的捕獲是較為耗時(shí)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(shí)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。而目前的軟件化信號解調(diào)過程中，采用pmf-fft算法進(jìn)行擴(kuò)頻信號的捕獲。由于接收到的擴(kuò)頻信號長度較長，先將接收信號與本地?cái)U(kuò)頻碼分成多段，每一段進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以降低單次運(yùn)算長度，減少計(jì)算的復(fù)雜度；在得到多個(gè)部分相關(guān)結(jié)果后，將這些結(jié)果組合起來進(jìn)行fft變換，將時(shí)域的相關(guān)運(yùn)算轉(zhuǎn)換為頻域的乘法運(yùn)算，完成后在再進(jìn)行ifft運(yùn)算得到捕獲后的結(jié)果。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)，因此在應(yīng)對上述擴(kuò)頻信號捕獲過程中的大量計(jì)算時(shí)，無法滿足實(shí)時(shí)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)頻信號的捕獲方法及裝置，以解決現(xiàn)有軟件解調(diào)技術(shù)無法滿足實(shí)時(shí)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)頻信號的捕獲方法，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、接收發(fā)送端發(fā)送的擴(kuò)頻信號，并對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行預(yù)處理；

5、從候選組合集中選取一個(gè)候選組合，并將所述候選組合從所述候選組合集中剔除；所述候選組合集包括多個(gè)所述候選組合，各個(gè)所述候選組合通過將預(yù)設(shè)的多個(gè)載波頻率范圍，依次與預(yù)設(shè)的每一偽碼相位范圍進(jìn)行組合得到；

6、將所述候選組合和預(yù)處理后的所述擴(kuò)頻信號作為運(yùn)算數(shù)據(jù)發(fā)送給所述gpu設(shè)備；

7、接收所述gpu設(shè)備基于所述運(yùn)算數(shù)據(jù)進(jìn)行并行捕獲運(yùn)算得到的局部能量最大值；

8、返回執(zhí)行所述從候選組合集中選取一個(gè)候選組合，并將所述候選組合從所述候選組合集中剔除這一步驟，直到所述候選組合集中不存在所述候選組合，得到多個(gè)所述局部能量最大值；

9、從各個(gè)所述局部能量最大值中搜索得到全局能量最大值；

10、若所述全局能量最大值大于捕獲閾值，則確定所述全局能量最大值對應(yīng)的所述候選組合為捕獲結(jié)果。

11、優(yōu)選的，所述對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行預(yù)處理，包括：

12、將所述擴(kuò)頻信號的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為float類型。

13、優(yōu)選的，所述從各個(gè)所述局部能量最大值中搜索得到全局能量最大值，包括：

14、利用預(yù)設(shè)的規(guī)約算法從各個(gè)所述局部能量最大值中搜索得到全局能量最大值。

15、優(yōu)選的，在所述確定所述全局能量最大值對應(yīng)的所述候選組合為捕獲結(jié)果之后，所述方法還包括：

16、若所述捕獲結(jié)果的精度不符合要求，則將所述全局能量最大值對應(yīng)的所述候選組合中的所述載波頻率范圍劃分，得到多個(gè)新的載波頻率范圍，并將所述全局能量最大值對應(yīng)的所述候選組合中的所述偽碼相位范圍劃分，得到多個(gè)新的偽碼相位范圍；

17、將各個(gè)所述新的載波頻率范圍依次與每一所述新的偽碼相位范圍組合，得到由多個(gè)新的候選組合構(gòu)成的候選組合集，并返回執(zhí)行所述從候選組合集中選取一個(gè)候選組合，并將所述候選組合從所述候選組合集中剔除這一步驟。

18、本發(fā)明實(shí)施例第二方面公開了一種直接序列擴(kuò)頻信號的捕獲方法，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發(fā)送的運(yùn)算數(shù)據(jù)；所述運(yùn)算數(shù)據(jù)包含候選組合和預(yù)處理后的擴(kuò)頻信號；所述候選組合包含載波頻率范圍和偽碼相位范圍；

20、劃分所述載波頻率范圍得到多個(gè)載波頻率塊，劃分所述偽碼相位范圍得到多個(gè)偽碼相位塊；

21、將各個(gè)所述載波頻率塊分別與每一所述偽碼相位塊組合，得到多個(gè)運(yùn)算組合；

22、針對每一所述運(yùn)算組合，利用線程塊中的多個(gè)線程，對所述運(yùn)算組合和所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行并行捕獲運(yùn)算，得到各個(gè)所述運(yùn)算組合對應(yīng)的能量值；

23、將各個(gè)所述運(yùn)算組合對應(yīng)的能量值中的最大值作為局部能量最大值，并將所述局部能量最大值發(fā)送給所述cpu設(shè)備。

24、優(yōu)選的，所述針對每一所述運(yùn)算組合，利用線程塊中的多個(gè)線程，對所述運(yùn)算組合和所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行并行捕獲運(yùn)算，得到各個(gè)所述運(yùn)算組合對應(yīng)的能量值，包括：

25、從各個(gè)所述運(yùn)算組合中確定當(dāng)前運(yùn)算組合；

26、基于所述當(dāng)前運(yùn)算組合中的所述載波頻率塊，生成同相分量和正交分量；

27、基于所述擴(kuò)頻信號中的每一頻點(diǎn)、所述同相分量和所述正交分量，生成多個(gè)下變頻計(jì)算任務(wù)，并將各個(gè)所述下變頻計(jì)算任務(wù)分配到線程塊中的各個(gè)線程進(jìn)行并行計(jì)算，得到下變頻后的擴(kuò)頻信號；

28、基于所述當(dāng)前運(yùn)算組合中的所述偽碼相位塊，生成存在預(yù)設(shè)相位差的多個(gè)本地偽碼分塊；

29、基于所述下變頻后的擴(kuò)頻信號和各個(gè)所述本地偽碼分塊，生成多個(gè)解擴(kuò)計(jì)算任務(wù)，并將各個(gè)所述解擴(kuò)計(jì)算任務(wù)分配到所述線程塊中的各個(gè)所述線程進(jìn)行并行計(jì)算，得到解擴(kuò)后的信號；

30、對所述解擴(kuò)后的信號進(jìn)行積分清洗，得到積分清洗后的信號；

31、對所述積分清洗后的信號進(jìn)行fft變換運(yùn)算，得到變換結(jié)果；

32、基于所述擴(kuò)頻信號中的每一頻點(diǎn)和所述變換結(jié)果，生成多個(gè)能量計(jì)算任務(wù)，并將各個(gè)所述能量計(jì)算任務(wù)分配到所述線程塊中的各個(gè)所述線程進(jìn)行并行計(jì)算，得到各個(gè)所述頻點(diǎn)的能量值；

33、將各個(gè)所述頻點(diǎn)的能量值進(jìn)行非相干累加得到所述當(dāng)前運(yùn)算組合對應(yīng)的能量值；

34、從剩余的各個(gè)所述運(yùn)算組合中確定下一個(gè)當(dāng)前運(yùn)算組合，并返回執(zhí)行基于所述當(dāng)前運(yùn)算組合中的所述載波頻率塊，生成同相分量和正交分量這一步驟，直到得到各個(gè)所述運(yùn)算組合對應(yīng)的能量值。

35、優(yōu)選的，所述將各個(gè)所述頻點(diǎn)的能量值進(jìn)行非相干累加得到所述當(dāng)前運(yùn)算組合對應(yīng)的能量值，包括：

36、利用預(yù)設(shè)的規(guī)約算法，將各個(gè)所述頻點(diǎn)的能量值進(jìn)行非相干累加得到所述當(dāng)前運(yùn)算組合對應(yīng)的能量值。

37、優(yōu)選的，所述對所述積分清洗后的信號進(jìn)行fft變換運(yùn)算，得到變換結(jié)果，包括：

38、利用cuda平臺(tái)中的cufft庫，對所述積分清洗后的信號進(jìn)行fft變換運(yùn)算，得到變換結(jié)果。

39、本發(fā)明實(shí)施例第三方面公開了一種直接序列擴(kuò)頻信號的捕獲裝置，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：

40、預(yù)處理單元，用于接收發(fā)送端發(fā)送的擴(kuò)頻信號，并對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行預(yù)處理；

41、選取單元，用于從候選組合集中選取一個(gè)候選組合，并將所述候選組合從所述候選組合集中剔除；所述候選組合集包括多個(gè)所述候選組合，各個(gè)所述候選組合通過將預(yù)設(shè)的多個(gè)載波頻率范圍，依次與預(yù)設(shè)的每一偽碼相位范圍進(jìn)行組合得到；

42、發(fā)送單元，用于將所述候選組合和預(yù)處理后的所述擴(kuò)頻信號作為運(yùn)算數(shù)據(jù)發(fā)送給所述gpu設(shè)備；

43、第一接收單元，用于接收所述gpu設(shè)備基于所述運(yùn)算數(shù)據(jù)進(jìn)行并行捕獲運(yùn)算得到的局部能量最大值；

44、返回單元，用于返回執(zhí)行所述從候選組合集中選取一個(gè)候選組合，并將所述候選組合從所述候選組合集中剔除這一步驟，直到所述候選組合集中不存在所述候選組合，得到多個(gè)所述局部能量最大值；

45、搜索單元，用于從各個(gè)所述局部能量最大值中搜索得到全局能量最大值；

46、確定單元，用于若所述全局能量最大值大于捕獲閾值，則確定所述全局能量最大值對應(yīng)的所述候選組合為捕獲結(jié)果。

47、本發(fā)明實(shí)施例第四方面公開了一種直接序列擴(kuò)頻信號的捕獲裝置，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：

48、第二接收單元，用于接收所述cpu發(fā)送的運(yùn)算數(shù)據(jù)；所述運(yùn)算數(shù)據(jù)包含候選組合和預(yù)處理后的擴(kuò)頻信號；所述候選組合包含載波頻率范圍和偽碼相位范圍；

49、劃分單元，用于劃分所述載波頻率范圍得到多個(gè)載波頻率塊，劃分所述偽碼相位范圍得到多個(gè)偽碼相位塊；

50、組合單元，用于將各個(gè)所述載波頻率塊分別與每一所述偽碼相位塊組合，得到多個(gè)運(yùn)算組合；

51、運(yùn)算單元，用于針對每一所述運(yùn)算組合，利用線程塊中的多個(gè)線程，對所述運(yùn)算組合和所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行并行捕獲運(yùn)算，得到各個(gè)所述運(yùn)算組合對應(yīng)的能量值；

52、回傳單元，用于將各個(gè)所述運(yùn)算組合對應(yīng)的能量值中的最大值作為局部能量最大值，并將所述局部能量最大值發(fā)送給所述cpu設(shè)備。

53、基于上述本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直接序列擴(kuò)頻信號的捕獲方法及裝置，接收發(fā)送端發(fā)送的擴(kuò)頻信號，并對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行預(yù)處理；從候選組合集中選取一個(gè)候選組合，并將所述候選組合從所述候選組合集中剔除；所述候選組合集包括多個(gè)所述候選組合，各個(gè)所述候選組合通過將預(yù)設(shè)的多個(gè)載波頻率范圍，依次與預(yù)設(shè)的每一偽碼相位范圍進(jìn)行組合得到；將所述候選組合和預(yù)處理后的所述擴(kuò)頻信號作為運(yùn)算數(shù)據(jù)發(fā)送給所述gpu設(shè)備；接收所述gpu設(shè)備基于所述運(yùn)算數(shù)據(jù)進(jìn)行并行捕獲運(yùn)算得到的局部能量最大值；返回執(zhí)行所述從候選組合集中選取一個(gè)候選組合，并將所述候選組合從所述候選組合集中剔除這一步驟，直到所述候選組合集中不存在所述候選組合，得到多個(gè)所述局部能量最大值；從各個(gè)所述局部能量最大值中搜索得到全局能量最大值；若所述全局能量最大值大于捕獲閾值，則確定所述全局能量最大值對應(yīng)的所述候選組合為捕獲結(jié)果。在本方案中，利用cpu設(shè)備和gpu設(shè)備協(xié)同完成捕獲，在gpu設(shè)備中采用多線程的并行捕獲運(yùn)算方法提高了計(jì)算效率，解決了現(xiàn)有軟件解調(diào)技術(shù)中無法滿足實(shí)時(shí)解調(diào)的要求的問題。