基于PowerPC的直扩信号参数估计功能单元设计与实现

利用自相关函数过零点(-b/a,0)求解直扩信号伪码速率的估计值为fp=-a/b。

直扩信号参数估计流程如下图2所示。

3 仿真分析

在通用软件无线电平台功能单元设计的基础上，进一步对直扩信号参数估计功能单元进行测试验证。其中PowerPC选用的器件为E600系列的MPC8640D处理器。该处理器的工作主频为1.0GHz、最高处理能力可达32GFLOPs，可满足实时、大数据量的直扩信号参数估计要求。测试产生调制方式为BPSK的非周期直扩信号，其中信号载波频率为20MHz、伪码速率1MHz、采样频率为100MHz、160MHz。

由图3可以看出，采样率为100MHz平方倍频法的直扩信号载波频率估计比例峰值。通过采样频率和采样点数搜索到频率谱线比例峰值位置，可以求得对应的频率值为40MHz，将其除2就可以得到直扩信号载波频率估计值为20MHz。由图4可以看出，平方倍频法的直扩信号载波频率估计测试结果。随着采样率的增大，载波频率估计精度逐渐提高。当采样率为100MHz、采样点数为4096时，直扩信号载波频率估计值误差约为1kHz;当采样率为160MHz、采样点数为4096时，直扩信号载波频率估计值误差趋近于0。

由图5可以看出，采样率为100MHz直扩信号去载波后的归一化自相关函数。通过估计的载波频率、采样频率和采样点数得到归一化自相关函数过零点的位置，进一步求得直扩信号伪码速率。由图6可以看出，自相关函数最小二乘拟合法的伪码速率估计测试结果。随着采样率的增大，伪码速率的估计均方误差逐渐减小。当采样率为100MHz、采样点数为12288时直扩信号伪码速率估计值误差约为50kHz;当采样率为160M Hz、采样点数为12288时直扩信号伪码速率估计值误差约为40kHz。

为验证直扩信号参数估计功能单元设计的正确性，在MATLAB软件环境下采用相同的参数进行仿真对比。表1为采样率100MHz、不同处理点数条件下载波频率估计的对比结果。表2为采采样率100MHz、不同处理点数条件下伪码速率估计对比结果。

由表1和表2可以看出，直扩信号参数估计功能单元测试结果与软件仿真结果基本吻合，从而验证了基于平方倍频法和自相关函数最小二乘拟合法的直扩信号参数估计功能单元设计的正确性。

4 结论

本文针对直扩信号的特点，基于PowerPC的通用软件无线电平台对直扩信号进行了参数估计。本文主要通过平方倍频法和自相关函数最小二乘拟合法对直扩信号的载波频率和伪码速率这两个参数进行了估计。通过软件无线电平台功能单元测试结果与软件仿真的对比，验证了基于平方倍频法和自相关函数最小二乘拟合法直扩信