一种扩频码跟踪环路的构成及其运行方法技术

一种扩频码跟踪环路的构成及其运行方法，属于通信技术领域，该跟踪环路由三部分组成，它们是码鉴相器、环路滤波器以及码环数控振荡器，将本地信号与输入信号在相位上取得同步；所述码鉴相器将输入信号与本地信号进行相乘和累加处理获并取相位延迟量τ的准线性函数值；所述环路滤波器是将码鉴相器得到的相位差进行滤波；所述码环数控振荡器是利用滤波器的输出调整本地码的频率以改变本地码相位，从而使本地信号相位逐渐接近输入信号相位。本发明专利技术的扩频码跟踪环路，具有配置灵活，抵抗热噪声测量误差和多径测量误差能力强等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，特别涉及到在扩频通信中当扩频符号使用 Manchester码时，接收机中的。
技术介绍
绝大多数的扩频通信系统使用的信号采用矩形的扩频符号，但在卫星导航领 域中，例如在下一代的GPS以及欧洲的全球导航卫星系统——Galileo中， 一些 信号使用了 Manchester码作为扩频符号。因为使用Manchester码作为扩频符号 的信号比使用通常的BPSK调制的信号具有更好的频谱分离特性，所以这种信号 可以提高频谱利用率，减少对同一频点其它信号的干扰。而且这种信号的均方根 带宽比同样码速率的BPSK信号更宽，所以使用这种信号作为测距信号可以获得 更高的测量精度。正是这些优异的特性使得该信号被越来越多地用在新一代的卫 星导航系统中。但是，使用Manchester码作为扩频符号的信号在具有上述优势的同时也存在 一些缺陷。这种扩频信号的自相关函数的包络呈锯齿状，在正负一个码片的延迟 范围内有三个峰值和两个过零点。在理想情况下，码同步过程中应保证码跟踪环 锁定在自相关函数的主峰上。如果码跟踪环路使用原来为采用矩形扩频符号的扩 频信号所设计的延迟锁定环(DLL)，则在对使用Manchester码作为扩频符号的信 号进行跟踪时，有较大的概率使环路锁定在自相关函数的一个幅度较小的边峰 上。由于边峰的高度只有主峰的1/2，这会使送入数据解调器的积分值出现3dB 的能量损失影响的数据解调的误码率，同时跟踪精度也会下降。不仅如此，误锁 在边峰上也会使码测距结果有一个固有的偏差，其长度约为0.5个扩频符号长度， 以Galileo系统中使用了 Manchester码作为扩频符号的El公共服务信号为例， 这个固有偏差长度为293米，这将严重影响系统最终的定位正确性。由于上述问 题的根源在于跟踪环无法判断是锁在主峰上还是边峰上，这个问题被称为多峰模 糊问题。在现有技术中，解决Manchester码符号扩频码跟踪中的多峰模糊问题主要有三类方法1. BPSK-like法将Manchester码作为扩频符号的信号在频域上的上下边带 近似看作是两个BPSK调制的扩频信号，对其分别处理，使其相关函数不再具有 多峰特性。每个边带的信号经过滤波单独提取出来与本地使用NRZ扩频码形的 扩频信号作相关，相关函数没有了多峰模糊度，这种方法最大的优势在于鉴相范 围宽，而且减小了处理的带宽，因此采样点数可以减少，抗干扰能力强，当检测 到一个边带遭受窄带干扰，可以只使用另一个边带进行处理。这种方法的缺点在 于复杂度较高，输入信号与本地信号都需要滤波，而且双边带处理需要6个复相 关器(12实)，单边带处理虽然相关器数能减一半，但又有3dB能量损失，降低 了性能。更主要的是这样处理实际上减小了相关峰的陡峭程度，对应在频域上是 减小了信号的均方根带宽，由TOA测量的理论可知，此时的跟踪精度距信号本 身所提供的性能界有所下降。2. Bump-jumping法在接收机中增加监控装置，使得码跟踪环一旦误锁在边 峰上可以及时发现并改正。这种方法实现简单，最重要的是它直接跟踪信号的主 峰，因此在锁定正确峰值的时候其可以发挥出使用Manchester码的扩频信号跟 踪精度高的优势。其缺点在于由于采用比较主峰和边峰大小的方法来确定当前跟 踪的是哪个峰，因此在低信噪比下其误跟踪的概率很大，并且由于使用了计数器 来进行多次判决保证一定的虚警率，这种方法从错误中恢复的速度较慢，在一些 对精确测量的连续性要求较高的应用有限制。3. 改变本地信号格式，不再使用与输入信号相同的扩频码形，而是寻找一种 新的扩频码形，使得本地信号与输入信号的相关函数不再具有多峰特性。这种思 路已有若干方法被提出，但这些现有方法都存在抗多径性能差、能量衰减大等缺 点。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题，是使用Manchester码作为扩频符号的扩频信号 码同歩中的多峰模糊问题。针对现有的几种方法都存在不同缺陷，或是复杂程度 高，能量损耗大，降低了性能；或是虽复杂程度不高，但在低信噪比下，该跟踪 的错误概率很大，而且从错误中恢复的速度较慢，不适合要求连续性高的精确测 量。为了克服现有几种方法中存在的这些不足之处，就需要重新研究一种解决多 峰模糊问题的方法，本专利技术的目的是提供，即提供一种扩频码同歩装置。只要扩频码的码形使用Manchester码，接收 机中都可以使用本专利技术进行伪随机码的同步以及码相位的测量，比传统方法提高 测量精度，并且环路的抗多径能力显著增强。为了实现本专利技术的目的，所采取的技术方案如下 一种扩频码跟踪环路，其特征在于该跟踪环路由三部分组成，它们是码鉴相器、环路滤波器以及码环数 控振荡器，将本地信号与输入信号在相位上取得同歩；所述码鉴相器将输入信号 与本地信号进行相乘和累加处理获并取相位延迟量r的准线性函数值；所述环路 滤波器是将码鉴相器得到的相位差进行滤波；所述码环数控振荡器是利用滤波器 的输出调整本地码的频率以改变本地码相位，从而使本地信号相位逐渐接近输入 信号相位。其中，码鉴相器含有扩频序列生成器，超前支路第一和第二开关，超前支 路第一至第四个乘法器，超前支路1至4个累加器，伪相关函数生成器，平方器， 滞后支路第一、第二开关，滞后支路第一至第四个乘法器，滞后支路4个累加器， 伪相关函数生成器，平方器，减法器；.扩频码信号运行，所经过的途径是输入信号通过与载波数控振荡器所产生的 余弦信号相乘，剥去了载波，下变频到基带，成为基带同向支路信号，送入超前 支路第一乘法器第一输入端、超前支路第二乘法器第一输入端、滞后支路第一乘 法器第一输入端、滞后支路第二乘法器第一输入端；输入信号通过与载波数控振 荡器所产生的正弦信号相乘，剥去了载波，下变频到基带，成为基带正交支路信 号，与超前支路第三乘法器第一输入端、超前支路第四乘法器第一输入端、滞后 支路第三乘法器第一输入端、滞后支路第四乘法器第一输入端相连；扩频序列生成器产生相位彼此相差Ar的两路扩频信号，这两个序列的扩频 图样与输入信号的扩频图样相同，其中相位较早的称为超前序列，相位较迟的称 为滞后序列；超前支路第一数字开关和第二数字开关随着扩频序列生成器的输出值切换， 在超前序列信号产生一个扩频码片的前1/2的时刻，这两个开关同时将输入端与 A输出端导通，而与B输出端断开，在超前序列信号产生一个扩频码片的后1/2 的时刻，这两个开关同时将输入端与B输出端导通，而与A输出端断开；超前序列信号同时送入超前支路第一数字开关的输入端和超前支路第二数 字开关的输入端；超前支路第一数字开关的A输出端连接超前支路第一乘法器的第二输入端，B输出端连接超前支路第二乘法器的第二输入端，超前支路第二 数字开关的A输出端连接超前支路第三乘法器的第二输入端，B输出端连接超 前支路第四乘法器的第二输入端；超前支路累加器进行时间长度为T的累加-清零运算，其中T可以取本地生成 的扩频序列的周期，累加结果送入伪相关函数生成器的C输入端；超前支路累 加器进行时间长度为r的累加-清零运算，累加结果送入伪相关函数生成器的D输入端；超前支路累加器进行时间长度为r的累加-清零运算，累加结果送入伪 相关函数生成器的e输入端；超前支路累加器4进行时间长度为r的累本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩频码跟踪坏路，其特征在于：该跟踪环路由三部分组成，它们是码鉴相器、环路滤波器以及码环数控振荡器，将本地信号与输入信号在相位上取得同步；所述码鉴相器将输入信号与本地信号进行相乘和累加处理获并取相位延迟量τ的准线性函数值；所述环路滤波器是将码鉴相器得到的相位差进行滤波；所述码环数控振荡器是利用滤波器的输出调整本地码的频率以改变本地码相位，从而使本地信号相位逐渐接近输入信号相位。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚铮，崔晓伟，陆明泉，冯振明，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]