空间通信载波多普勒频偏捕获的两阶段稀疏算法

在空间通信中,信号面临远距离传输和高动态相对运动,其中,远距离传输带来很低信噪比(SNR,signal-to-noise ratio),而高动态相对运动则引起载波高动态多普勒频偏。为解决低信噪比问题,传统捕获方法需要长时间累积很多接收信号。但是,在长时间累积过程中,高动态多普勒频偏会导致严重的能量扩散问题。针对上述问题,提出了一种两阶段稀疏(TSS, two-stage-sparse)算法来捕获载波多普勒频偏。该算法首先利用粗捕获结果构造粗稀疏搜索范围,然后选择若干个较大元素来构建精稀疏搜索范围,最后搜索最大元素作为捕获结果。由于稀疏范围仅覆盖很窄的频率区间,该算法能够滤除更多的噪声干扰,从而辅助信号元素成为最大元素。理论分析和仿真结果也表明,所提TSS算法能够显著提高多普勒频偏的捕获概率。