码环路快速捕获后稳定跟踪方法及跟踪装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种码环路快速捕获后稳定跟踪方法及跟踪装置。该方法包括以下步骤：对接收的直扩信号进行门限比对，筛选出符合预设捕获功率门限的直扩信号，并对筛选出的直扩信号作跟踪标记，作为跟踪信号；对跟踪信号分别进行超前本地参考码相关处理、滞后本地参考码相关处理和当前本地参考码相关处理；将当前码相关参数与预设的当前码相关参数门限值进行比对，直至当前码相关参数大于或者等于预设的当前码相关参数门限值，与发射端码同步；对超前码相关参数和滞后码相关参数进行码环调整参数计算处理，得到码环调整的方向和步长，对码环进行调整，直至与发射端码同步。本发明专利技术具有性能稳定、结构简单的优点。

【技术实现步骤摘要】
码环路快速捕获后稳定跟踪方法及跟踪装置
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种码环路快速捕获后稳定跟踪方法及跟踪装置。
技术介绍
扩频码在扩频通信中起着很重要的作用,在发射端它被用来扩展信号的频谱,接收端则利用它来压缩信号频谱并将干扰信号的频谱展宽,从而提高系统的抗干扰性能。在扩频通信中,系统的抗干扰性、抗噪声、抗衰落、抗截获、信息的隐蔽和保密、多址通信以及实现捕获与跟踪都与扩频码的性能紧密相关,系统对扩频码一般有以下要求:(1)必须具有尖锐的自相关函数,而互相关函数值应接近于零；(2)有足够长的码周期使第三方难以从扩频码的一小段去重建整个码序列；(3)有足够的独立地址数,以实现码分多址的要求；(4)工程上易于产生、加工、复制与控制。理论上来说,当然是使用高斯白噪声来扩展信号频谱最理想,它作为一种平稳随机过程,瞬时值服从正态分布,功率谱在很宽的频带内都是均匀的,具有极其优良的相关特性,但是它难以重复产生和处理,所以在工程中所使用的均是具有类似白噪声统计特性的伪随机序列。伪随机序列具有良好的随机性和接近于白噪声的相关函数,并具有预先的可确定性和可重复性,可以人为的复制和产生,通常由二进制移位寄存器来产生,它具有如下特点:(1)序列中0元素与1元素出现的个数近似相等,每个周期内最多相差一个；(2)如果把n个元素连续出现叫做一个长度为n的元素游程,则序列中长度为n的元素游程出现的次数比长度为n+1的元素游程出现次数多一倍；(3)序列有类似白噪声的自相关函数。在扩频通信中,应用最多的伪随机序列就是m序列和gold序列。m序列是最长线性移位寄存器序列,它具有优良的自相关函数,易于产生和复制,在扩频通信中得到了广泛的应用,m序列也是研究和构造其他序列的基础。m序列是由线性反馈移位寄存器产生的。对于反馈移位寄存器产生的序列，取决于反馈系数，其反馈逻辑为：上式称为序列的特征多项式，即特征多项式一旦确定，那么其产生的序列也就确定了，经严格的证明：若反馈移位寄存器的特征多项式为本原多项式，则移位寄存器就能产生m序列，且其周期为N＝2n-1。m序列具有如下性质：(1)均衡性：在m序列的一个周期中，“1”和“0”的数目基本相等。准确地说，“1”的个数比“0”的个数多一个。(2)游程分布：我们把一个序列中取值相同的那些相继的(连在一起的)元素合称为一个“游程(run)”。在一个游程中元素的个数称为游程长度。一般说来，在m序列中，长度为1的游程占游程总数的1/2；长度为2的游程占游程总数的1/4；长度为3的游程占1/8……，严格讲，长度为k的游程数目占游程总数的2-k，其中1≤k≤(n-1)。而且在长度为k的游程中(其中1≤k≤(n-2))，连“1”的游程和连“0”的游程各占一半。(3)移位相加特性：一个m序列Mp与其经过任意次延迟移位产生的另一个不同序列Mr模2相加，得到的仍是Mp的某次延迟移位序列Ms，即Mp⊕Mr＝Ms。(4)尖锐的自相关性：先把m序列变换称为码元宽度为Tc、周期为NTc的m码，然后来计算m码的自相关函数，因为m码是周期的，所以其自相关函数也是周期的，那么只需计算0～NTc一个周期内的自相关函数，再进行周期扩展就能得到m码的相关函数了。一个周期内m码的自相关函数为：直扩系统采用码分多址(CDMA)技术，应用不同的伪随机序列码(以下简称伪码)对不同发射终端的信息数据进行扩频解调，为接收某一发射终端的信息数据，就必须复现调制该信息数据的扩频伪码，将复现的伪码同输入伪码在不同相位误差上做相关运算，使二者同步，从而完成对信息数据的解扩，该过程称为伪码捕获；由于发射终端与接收终端之间存在径向移动，会产生Doppler(多普勒)频移，因此为完成对某一发射终端信息数据的解调，必须搜索到相应发射终端所产生的Doppler频移的数值，该过程称为载波捕获。因此，对于直扩系统信号的捕获是一个二维捕获过程。捕获结果是使本地参考码和接收码相位差值小于一个码元宽度，且收发码时钟频率基本一致，同时使载波相位对准，从而实现输入信号与本地信号的粗同步。一个码相位单元和一个Doppler频率单元构成一个信号搜索单元，实现时域(伪码相位)和频域(Doppler频率)的二维顺序搜索。搜索控制逻辑通过设置载波NCO(numericallycontrolledoscillator，数字控制振荡器)来产生要搜索的Doppler频率，同时通过向伪随机码预置步进模块发出滑动1/2个码片命令来产生要搜索的码相位，这样就使本地产生的信号对准某一搜索单元。若该本地复制信号与输入信号的数字相关器输出幅度大于检测阈值，则搜索成功，停止搜索；否则，码相位步进一个搜索单元(1/2码片)，继续进行相关累加和检测判决。由上述可知，为捕获到直扩系统信号，需要同时复现发射终端的码相位和载波频率，对直扩系统信号的搜索和捕获通常有以下4种方法：(1)伪码串行-载波串行采用该方法进行信号捕获仅需要单个码相关器及单个载波相关器。其捕获过程为：先预置载波NCO为某一Doppler频率，在该Doppler频点上将本地扩频伪码相位每次移动半个码元，与输入信号进行相关运算，其结果与捕获门限比较，若其值低于门限阈值，则本地多普勒预置值不动，继续将本地扩频伪码移动半个码元再次与输入信号相关，如果本地扩频伪码移动一个码长周期后仍未捕获到信号，则将本地多普勒值作适当调整后重复上述过程，直到相关结果超过捕获门限阈值，此时将捕获到的载波频率和伪码相位值作为跟踪环路的输入值并进行信号跟踪，至此，完成直扩系统的信号捕获过程。使用该方法的优点是硬件实现简单；缺点是捕获时间较长。因此，该方法适用于硬件资源简单而对捕获时间要求不高的场合，也适用于能提供准确先验信息的场合。(2)伪码串行-载波并行使用该捕获方法需要单个码相关器和N个载波相关器，对伪码进行串行捕获而对载波在Dopper范围内进行并行捕获。N的取值和捕获范围有关，通常为捕获范围与相关器带宽的比值。使用该策略进行捕获时，码的移动过程与伪码串行-载波串行方法一致，在各个码相位上对Doppler范围内的载波作并行相关运算，取其中最大值与捕获门限值作比较，若超过门限值，则将当前码相位及最大值所对应的载波Doppler值传递给后续跟踪环路并行进行信号跟踪，否则将移动半个码元，重复上述过程。该捕获方法的优点是电路规模与码长关系不大，可以在相同硬件条件下兼容多重码长；其缺点为捕获时间与码长成正比，码长增加导致捕获时间增加。(3)伪码并行-载波串行该方法采用N个独立的码相关器和一个载波相关器，载波Doppler采用串行扫描方式进行相关捕获，其二维捕获过程与方法(2)相类似。假定相关器的带宽为fb＝1/Tb，Tb为伪码周期，也是数据周期，对于±fdHZ的Doppler范围，则在载波轴上至少需要划分2fd/fb个区间，依次扫描，在一个区间扫描结束后，取N个相关器中能量最大值与捕获门限进行比较，若小于门限，则转入下一个区间；若超过门限，则判为捕获，并根据载波区间和能量最大相关器的位置获取载波Doppler和伪码相位估计值，以此值作为跟踪环路的输入值。该方法的优点是捕获快，每个载波区间只要一个码长周期即可分析完毕，在无先验信息条件下，最多只需扫描2fd/fb个区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种码环路快速捕获后稳定跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：将发射端发送的直扩信号发送至码环；对直扩信号进行门限比对，筛选出符合预设捕获功率门限的直扩信号，并对筛选出的直扩信号作跟踪标记，作为跟踪信号；对跟踪信号分别进行超前本地参考码相关处理、滞后本地参考码相关处理和当前本地参考码相关处理，并分别得到超前码相关参数、滞后码相关参数和当前码相关参数；当前码跟踪处理步骤：将当前码相关参数与预设的当前码相关参数门限值进行比对，若当前码相关参数小于预设的当前码相关参数门限值，则重复上述步骤，直至当前码相关参数大于或者等于预设的当前码相关参数门限值，则接收的直扩信号与发射端码同步；超前码和滞后码跟踪处理步骤：对超前码相关参数和滞后码相关参数进行码环调整参数计算处理，得到码环调整的方向和步长，对码环进行调整，直至接收的直扩信号与发射端码同步；将同步后的直扩信号输出。

【技术特征摘要】
1.一种码环路快速捕获后稳定跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：将发射端发送的直扩信号发送至码环；对直扩信号进行门限比对，筛选出符合预设捕获功率门限的直扩信号，并对筛选出的直扩信号作跟踪标记，作为跟踪信号；对跟踪信号分别进行超前本地参考码相关处理、滞后本地参考码相关处理和当前本地参考码相关处理，并分别得到超前码相关参数、滞后码相关参数和当前码相关参数；当前码跟踪处理步骤：将当前码相关参数与预设的当前码相关参数门限值进行比对，若当前码相关参数小于预设的当前码相关参数门限值，则重复上述步骤，直至当前码相关参数大于或者等于预设的当前码相关参数门限值，则接收的直扩信号与发射端码同步；超前码和滞后码跟踪处理步骤：对超前码相关参数和滞后码相关参数进行码环调整参数计算处理，得到码环调整的方向和步长，对码环进行调整，直至接收的直扩信号与发射端码同步；将同步后的直扩信号输出。2.根据权利要求1所述的码环路快速捕获后稳定跟踪方法，其特征在于，对跟踪信号分别进行超前本地参考码相关处理、滞后本地参考码相关处理和当前本地参考码相关处理，并分别得到超前码相关参数、滞后码相关参数和当前码相关参数的步骤包括以下步骤：将跟踪信号与超前本地参考码进行相关，得到超前码相关参数；将跟踪信号与滞后本地参考码进行相关，得到滞后码相关参数；将跟踪信号与当前本地参考码进行相关，得到当前码相关参数。3.根据权利要求2所述的码环路快速捕获后稳定跟踪方法，其特征在于，超前码和滞后码跟踪处理步骤包括以下步骤：将超前码相关参数减去滞后码相关参数，得到码环调整的方向值；将码环调整的方向值除以预设数值，得到码环调整的步长值；根据该方向值和步长值对码环进行调整，直至与发射端码同步。4.根据权利要求3所述的码环路快速捕获后稳定跟踪方法，其特征在于，还包括对超前码相关参数、滞后码相关参数和当前码相关参数进行积分，得到频偏调整参数，对码环进行调整频偏的步骤。5.根据权利要求4所述的码环路快速捕获后稳定跟踪方法，其特征在于，码环调整的步长值的范围是一个码片的1/8至1/2。6.一种实现权利要求1所述码环路快速捕获后稳定跟踪方法的装置，其特征在于，包括：直扩信号发送模块，用于将发射端发送的直扩信号发送至直扩信号比对标记模块；直扩信号比对标记模块，用于对直扩信号进行门限比对，筛选出符合预设捕获功率门限的直扩信号，并对筛选出的直扩信号作跟踪标记，作为跟踪信号发送至跟踪信号处理模块；跟踪信号处理模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊军，严锋斌，王冠，孙长红，
申请(专利权)人：西安宇飞电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61