一种三环联动的非同源扩频码跟踪环路同步装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于扩频通信中跟踪同步技术领域，具体涉及一种三环联动的非同源扩频码跟踪环路同步装置及方法。本发明专利技术装置包括载波跟踪环、扩频码跟踪环及比特跟踪环。本发明专利技术在传统锁相环、码环基础上，增加比特跟踪环路，通过剥离信号载波与扩频码，利用超前信号与滞后信号的相关值计算比特相位位置，得到比特跳变信息，确定积分清洗的位置。本发明专利技术采用三环联动的方式对信号进行跟踪，可有效解决信息时钟和扩频码时钟不同源、扩频比为非固定常量的特殊扩频体制下同步跟踪问题，可移植性强，同时适应于相干和非相干扩频的解调同步，稳定可靠，且结构简单易实现，尤其适合卫星通信、遥测系统中带宽固定而数据速率可变的信号同步跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种三环联动的非同源扩频码跟踪环路同步装置及方法
本专利技术属于扩频通信中跟踪同步
，具体涉及一种三环联动的非同源扩频码跟踪环路同步装置及方法。
技术介绍
扩频通信广泛应用于军用通信及民用保密通信。根据数据比特时钟与伪码时钟是否同源，可将直接序列扩频DSSS信号分成相干DSSS和非相干DSSS，非相干DSSS即非同源DSSS。相干DSSS信号伪码速率是数据符号速率的整数倍，利用载波跟踪环路及码跟踪环路即可同步。若采用相干DSSS技术，一旦扩频序列为非授权用户所侦测，授权用户的数据码元很容易为对方破解。而在非相干DSSS信号中，数据时钟和测距码时钟采用非同源钟，由于时钟稳定性差异，数据速率在一定范围内可变，扩频比为非整数甚至非常量，此时数据比特的跳变沿与伪码相位不存在确定关系。采用非相干扩频后的信号更加接近于噪声，更不容易被截获，抗破译性高。但同时由于多了比特起始相位这一不确定变量，增加了接收机复杂度，应用传统相干扩频跟踪方法无法确定环路积分清除间隔和积分清除起始位置，也就不能满足同步的需要。对非相干扩频信号的同步包含两个过程：捕获与跟踪。捕获的作用是完成扩频码相位及多普勒频率的粗估计，也就是粗同步。跟踪的作用是保证本地信号与接收信号同步状态保持锁定，也就是精同步。针对信息时钟和扩频码时钟不同源、扩频比为非整数的特殊体制，PMF-FFT捕获算法可有效满足高动态非相干扩频信号的捕获需求。但常规跟踪环路无法正确锁定非相干扩频信号，因此本专利技术提供一种比特环、扩频码环、载波环三环联动的跟踪同步装置。
技术实现思路
本专利技术基于软件无线电架构，本专利技术的目的在于针对信息时钟和扩频码时钟不同源、扩频比为非整数的应用情景，提供一种三环联动的非同源扩频码跟踪同步装置及方法，在传统码环和载波环的基础之上，增加了比特跟踪环，通过三环的联动实现非同源扩频码的跟踪；同时本专利技术也适用于相干扩频码的跟踪。本专利技术的目的是这样实现的：一种三环联动的非同源扩频码跟踪环路同步装置，包括载波跟踪环1、扩频码跟踪环2、比特跟踪环3，所述的载波跟踪环1由本地载波产生单元101、载波鉴别器102及载波环路滤波器103组成，其中本地载波产生单元101根据不同时延生成超前E、滞后L、即时P三路载波，载波跟踪环1根据本地载波产生单元101产生的本地复制信号与信号读取单元301读取的接收信号做相干积分剥离载波，然后送入扩频码剥离单元202剥离扩频码，得到积分清除结果，选择不同支路的积分清除结果送入载波鉴别器102，并按配置的载波鉴别器处理得到载波相位误差鉴别结果，将载波相位误差鉴别结果送入载波环路滤波器103滤波得到载波跟踪环路载波频率反馈控制量，从而控制本地载波产生单元101保证载波相位锁定；所述的扩频码跟踪环2由本地扩频码产生单元201、扩频码剥离单元202、扩频码鉴别器203及扩频码环路滤波器204组成，其中本地扩频码产生单元201根据不同时延生成超前P、滞后L、即时E三路本地扩频码信号，本地扩频码产生单元201产生的本地扩频码与剥离载波后的信号做相干积分送入扩频码剥离单元202剥离扩频码，其不同超前滞后支路的积分清除结果送入扩频码鉴别器203，按配置的扩频码鉴别器处理得到扩频码相位误差鉴别结果，将扩频码相位误差鉴别结果送入扩频码环路滤波器204滤波得到扩频码跟踪环路反馈控制量，从而控制本地扩频码产生单元201保证本地扩频码相位锁定；扩频码跟踪环2根据捕获到的码相位设置初值并根据环路反馈不断迭代生成本地扩频码参考信号保证信号中扩频码正确的剥离；所述的比特跟踪环3由信号读取单元301、扩频码剥离单元302、比特鉴别器303及比特环路滤波器304组成，将信号读取单元301读取的接收信号与本地载波产生单元101产生的本地载波、本地扩频码产生单元201产生的本地扩频码做相干积分剥离载波与扩频码，此时积分清除结果中仅包含数据比特跳变信息，扩频码剥离单元302中积分清除区间比特跳变越早，积分结果越小，将积分清除结果送入比特鉴别器303进行比特相位鉴别得到比特相位误差鉴别结果，然后经比特环路滤波器304的滤波处理计算出对应的比特跳变相位，控制信号读取单元301，从而控制积分清除间隔和位置，环路锁定后完成比特同步。一种三环联动的非同源扩频码跟踪环路同步方法，包括以下步骤：步骤1：初始化本地载波频率、扩频码频率、比特速率等参数；步骤2：根据比特速率确定接收信号的处理长度，读取超前P、滞后L和即时E的接收信号，生成本地超前、滞后和即时的扩频码，其中扩频码跟踪环2与比特跟踪环3的超前、滞后时延宽度不相同，生成本地载波及比特跟踪环3超前、滞后相位对应的本地载波；步骤3：扩频码跟踪环2中，取即时的接收信号和即时的本地载波，分别与超前、滞后、即时三支路的本地扩频码进入扩频码剥离单元202做相关，积分清除后待用；比特跟踪环3中，取超前、滞后接收信号分别与超前、滞后的本地扩频码进入扩频码剥离单元302做相关，积分清除后待用；步骤4：载波跟踪环1中，按载波鉴别器102所设置的鉴别方式，取对应的积分清除结果计算鉴相器误差，经过载波环路滤波器103后更新本地载波频率；扩频码跟踪环2中，按扩频码鉴别器203所设置的鉴别方式，取对应的积分清除结果计算鉴相器误差，经过扩频码环路滤波器204后更新本地扩频码频率；比特跟踪环路中，按比特鉴别器303所设置的鉴别方式，取对应的积分清除结果计算鉴相器误差，经过比特环路滤波器304后更新比特速率；步骤5：步骤2、3、4不断迭代，经过一段时间跟踪锁定，以供正常数据解调。载波跟踪环1采用2阶锁频环辅助3阶锁相环的方式跟踪，鉴相器的类型为反正切鉴别器，表达式为：式中，QP为扩频码剥离单元202即时支路的载波正交子支路积分清除结果，IP为扩频码剥离单元202即时支路的载波同相子支路积分清除结果。扩频码跟踪环2采用的鉴别器为：式中，dDLL为超前与即时、即时与滞后的扩频码元宽度，IE为扩频码剥离单元202超前支路的载波同相子支路积分清除结果，QE为扩频码剥离单元202超前支路的载波正交子支路积分清除结果，IL为扩频码剥离单元202滞后支路的载波同相子支路积分清除结果，QL为扩频码剥离单元202滞后支路的载波正交子支路积分清除结果。比特跟踪环3采用的鉴别器为：式中，dBLL为超前与即时、即时与滞后的比特符号宽度，BLL即BitPhaseLockLoop，bit_IE为扩频码剥离单元302超前支路的载波同相子支路积分清除结果，bit_QE为扩频码剥离单元302超前支路的载波正交子支路积分清除结果，bit_IL为扩频码剥离单元302滞后支路的载波同相子支路积分清除结果，bit_QL为扩频码剥离单元302滞后支路的载波正交子支路积分清除结果。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术采用三环联动的方式对信号进行跟踪，额外增加的比特跟踪环可解决非同源扩频信号扩频比非整数以及不同时钟源的稳定性差异带来的同步问题。2.本专利技术可移植性强，同时适应于相干和非相干扩频的解调同步，稳定可靠。3.本专利技术结构简单，易于实现。附图说明图1为非同源扩频信号构成示意图；图2为非同源扩频系统同步流程图；图3为三环联动跟踪装置原理框图；图4为使用普通环路跟踪非同源信号的跟踪输出；图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三环联动的非同源扩频码跟踪环路同步装置，包括载波跟踪环(1)、扩频码跟踪环(2)、比特跟踪环(3)，其特征在于：所述的载波跟踪环(1)由本地载波产生单元(101)、载波鉴别器(102)及载波环路滤波器(103)组成，其中本地载波产生单元(101)根据不同时延生成超前E、滞后L、即时P三路载波，载波跟踪环(1)根据本地载波产生单元(101)产生的本地复制信号与信号读取单元(301)读取的接收信号做相干积分剥离载波，然后送入扩频码剥离单元(202)剥离扩频码，得到积分清除结果，选择不同支路的积分清除结果送入载波鉴别器(102)，并按配置的载波鉴别器处理得到载波相位误差鉴别结果，将载波相位误差鉴别结果送入载波环路滤波器(103)滤波得到载波跟踪环路载波频率反馈控制量，从而控制本地载波产生单元(101)保证载波相位锁定；所述的扩频码跟踪环(2)由本地扩频码产生单元(201)、扩频码剥离单元(202)、扩频码鉴别器(203)及扩频码环路滤波器(204)组成，其中本地扩频码产生单元(201)根据不同时延生成超前P、滞后L、即时E三路本地扩频码信号，本地扩频码产生单元(201)产生的本地扩频码与剥离载波后的信号做相干积分送入扩频码剥离单元(202)剥离扩频码，其不同超前滞后支路的积分清除结果送入扩频码鉴别器(203)，按配置的扩频码鉴别器处理得到扩频码相位误差鉴别结果，将扩频码相位误差鉴别结果送入扩频码环路滤波器(204)滤波得到扩频码跟踪环路反馈控制量，从而控制本地扩频码产生单元(201)保证本地扩频码相位锁定；扩频码跟踪环(2)根据捕获到的码相位设置初值并根据环路反馈不断迭代生成本地扩频码参考信号保证信号中扩频码正确的剥离；所述的比特跟踪环(3)由信号读取单元(301)、扩频码剥离单元(302)、比特鉴别器(303)及比特环路滤波器(304)组成，将信号读取单元(301)读取的接收信号与本地载波产生单元(101)产生的本地载波、本地扩频码产生单元(201)产生的本地扩频码做相干积分剥离载波与扩频码，此时积分清除结果中仅包含数据比特跳变信息，扩频码剥离单元(302)中积分清除区间比特跳变越早，积分结果越小，将积分清除结果送入比特鉴别器(303)进行比特相位鉴别得到比特相位误差鉴别结果，然后经比特环路滤波器(304)的滤波处理计算出对应的比特跳变相位，控制信号读取单元(301)，从而控制积分清除间隔和位置，环路锁定后完成比特同步。...

【技术特征摘要】
1.一种三环联动的非同源扩频码跟踪环路同步装置，包括载波跟踪环(1)、扩频码跟踪环(2)、比特跟踪环(3)，其特征在于：所述的载波跟踪环(1)由本地载波产生单元(101)、载波鉴别器(102)及载波环路滤波器(103)组成，其中本地载波产生单元(101)根据不同时延生成超前E、滞后L、即时P三路载波，载波跟踪环(1)根据本地载波产生单元(101)产生的本地复制信号与信号读取单元(301)读取的接收信号做相干积分剥离载波，然后送入扩频码剥离单元(202)剥离扩频码，得到积分清除结果，选择不同支路的积分清除结果送入载波鉴别器(102)，并按配置的载波鉴别器处理得到载波相位误差鉴别结果，将载波相位误差鉴别结果送入载波环路滤波器(103)滤波得到载波跟踪环路载波频率反馈控制量，从而控制本地载波产生单元(101)保证载波相位锁定；所述的扩频码跟踪环(2)由本地扩频码产生单元(201)、扩频码剥离单元(202)、扩频码鉴别器(203)及扩频码环路滤波器(204)组成，其中本地扩频码产生单元(201)根据不同时延生成超前P、滞后L、即时E三路本地扩频码信号，本地扩频码产生单元(201)产生的本地扩频码与剥离载波后的信号做相干积分送入扩频码剥离单元(202)剥离扩频码，其不同超前滞后支路的积分清除结果送入扩频码鉴别器(203)，按配置的扩频码鉴别器处理得到扩频码相位误差鉴别结果，将扩频码相位误差鉴别结果送入扩频码环路滤波器(204)滤波得到扩频码跟踪环路反馈控制量，从而控制本地扩频码产生单元(201)保证本地扩频码相位锁定；扩频码跟踪环(2)根据捕获到的码相位设置初值并根据环路反馈不断迭代生成本地扩频码参考信号保证信号中扩频码正确的剥离；所述的比特跟踪环(3)由信号读取单元(301)、扩频码剥离单元(302)、比特鉴别器(303)及比特环路滤波器(304)组成，将信号读取单元(301)读取的接收信号与本地载波产生单元(101)产生的本地载波、本地扩频码产生单元(201)产生的本地扩频码做相干积分剥离载波与扩频码，此时积分清除结果中仅包含数据比特跳变信息，扩频码剥离单元(302)中积分清除区间比特跳变越早，积分结果越小，将积分清除结果送入比特鉴别器(303)进行比特相位鉴别得到比特相位误差鉴别结果，然后经比特环路滤波器(304)的滤波处理计算出对应的比特跳变相位，控制信号读取单元(301)，从而控制积分清除间隔和位置，环路锁定后完成比特同步。2.一种三环联动的非同源扩频码跟踪环路同步方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：初始化本地载波频率、扩频码频率、比特速率等参数；步骤2：根据比特速率确定接收信号的处理长度，读取超前P、...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛睿，熊洋，程庆林，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23