一种用于宽带扩频通信的跟踪定时方法技术

本发明专利技术公开了一种用于宽带扩频通信的跟踪定时方法，涉及卫星通信系统领域。本发明专利技术根据辅助数据的归一化的滞后、超前数据功率比较，进入二阶环路滤波后输出频率控制字，控制数字内插器来调整解调数据的采样率，从而实现伪码跟踪定时同步。该方法不需要根据扩频比不同来调整累加长度，采用导频数据进行伪码跟踪，有利于低信噪比解调，适用于码片速率高、不能通过调整高倍时钟产生码片时钟的情况，可用于宽带卫星抗干扰通信。于宽带卫星抗干扰通信。于宽带卫星抗干扰通信。

【技术实现步骤摘要】
一种用于宽带扩频通信的跟踪定时方法


[0001]本专利技术涉及卫星通信领域，特别是指一种用于宽带扩频通信的跟踪定时方法，适用于提高宽带卫星通信中扩频系统的抗干扰能力。

技术介绍

[0002]在通信过程中收发时钟具有不一致性，发送站与接收站之间存在相对运动、传播路径也会存在时延变化，送些因素会造成发送序列与本地序列之间实时的相位抖动偏差。因此，在完成直扩信号捕获之后，需要不断的调整本地序列相位，使其与接收序列相位变化保持一致，此来实现直扩信号的精同步。
[0003]传统的扩频码跟踪同步采用基于迟早环的本地扩频码时钟调整方法，该方法性能稳定，但是在宽带扩频领域，扩频码钟过高，无法利用高倍码钟来调整产生本地码钟。

技术实现思路

[0004]为了克服现有扩频传输波形的限制，提高抗干扰能力，本专利技术提供一种适用于宽带扩频通信的跟踪定时方法。本专利技术通过特定帧结构设计、同步序列捕获及跟踪等多种技术，实现了高速扩频信号的定时同步，实现了通信系统的强抗干扰功能，具有扩频系统的顽存性和鲁棒性，可提高卫星通信系统的抗干扰能力。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：
[0006]一种用于宽带扩频通信的跟踪定时方法，包括以下步骤：
[0007](1)设计帧结构，每帧中包括同步序列、控制信息、业务信息、导频和预留数据；其中，业务信息采用扩频序列扩频，其他信息采用扩频序列加扰；控制信息的内容指示业务数据的调制和扩频比，一帧为一个周期；
[0008](2)卫星转发器按照帧结构加扰并发送扩频序列；
[0009](3)地面站终端根据误差对接收信号进行采样率为4倍数据速率的数据内插处理，对内插处理后的数据选择第一个采样点确定为最佳样点输出，实现码跟踪定时调整；初始误差为0，后续误差为步骤(6)提取的误差；
[0010](4)按照既定扩频序列对定时调整后的信号进行初始帧捕获，实现捕获同步，同时启动码发生器产生扩频序列；
[0011](5)捕获同步后，利用扩频序列对信号进行解扰，对控制信息进行搜索，实现控制信息的定位，然后，根据帧结构中各数据类型的排列，确定导频位置；
[0012](6)导频位置确定后，对超前、中间、滞后支路的导频按照导频长度L累加，对多个导频累加结果进行长度为N的非相干累加，N≥32，并对三路非相干累加结果进行误差提取，接着对误差提取结果进行二阶环路滤波，得到适应于步骤(3)中内插滤波器工作频率的加权定时误差信息，将该误差信息发给步骤(3)。
[0013]进一步地，步骤(1)中，扩频序列采用伪随机序列，同步序列用于数据帧定位和伪码同步，控制信息用于业务信息、导频和预留数据的定位，控制信息采用一组独特字，不同
独特字指示用于解调的不同的速率、调制方式、扩频比信息，导频用于码跟踪定时和载波恢复，预留数据用于数据调整，预留数据填充0。
[0014]进一步地，步骤(3)的具体方式为：
[0015](301)系数选择：将内插器系数设计为滚降为0.35的波形匹配滤波器系数，并存储到缓存中；
[0016](302)控制字生成：对输入的误差和初始频率控制字进行周期性的累加，得出32位的频率控制字fcw；
[0017](303)数据内插：取fcw中的高7位作为整数部分，用于控制数据的选取，低25位为小数部分，用于控制内插器系数的选取，然后用内插器系数对数据进行滤波，得出内插后的系数；
[0018](304)码字调整指示：当误差累加超过半个码片周期时，发出码字调整指示，在预留数据位置调整本地码发生器，若数据较码字超前则将码字向前调整输出，若滞后则延时调整输出。
[0019]本专利技术相比
技术介绍
具有如下优点：
[0020]1.本专利技术非常适合高速扩频传输信号的扩频序列捕获及伪码跟踪定时，而且步骤1中的帧结构设计非常适合于FPGA实现。
[0021]2.本专利技术能够进行多速率混合解调，具有数据速率和扩频比、调制方式可变等特点。
[0022]3.本专利技术采用的跟踪误差提取算法与扩频比无关，具有通用性，且内插定时用于扩频定时适用于码片速率高、不能通过调整高倍时钟产生码片时钟的情况。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的传输帧结构示意图。
[0024]图2是本专利技术的码跟踪定时同步流程示意图。
具体实施方式
[0025]下面，结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。
[0026]一种用于宽带扩频通信的跟踪定时方法，包括以下步骤：
[0027](1)设计帧结构，每帧中包括同步序列、控制信息、业务信息、导频和预留数据；其中，业务信息采用扩频序列扩频，其他信息采用扩频序列加扰；控制信息的内容指示业务数据的调制和扩频比，一帧为一个周期；
[0028](2)卫星转发器按照帧结构加扰并发送扩频序列；
[0029](3)地面站终端根据步骤(6)中码跟踪提取的误差(初始误差为0)对接收信号进行采样率为4倍数据速率的数据内插处理，对内插处理后的数据选择第一个采样点确定为最佳样点输出，实现码跟踪定时调整；
[0030](4)按照既定扩频序列对定时调整后的信号进行初始帧捕获，实现捕获同步，同时启动码发生器产生扩频序列；
[0031](5)捕获同步后，利用扩频序列对信号进行解扰，对控制信息进行搜索，实现控制信息的定位，然后，根据帧结构中各数据类型的排列，确定导频位置；
[0032](6)导频位置确定后，对超前、中间、滞后支路的导频按照导频长度L累加，对多个导频累加结果进行长度为N的非相干累加，N≥32，并对三路非相干累加结果进行误差提取，接着对误差提取结果进行二阶环路滤波，得到适应于步骤(3)中内插滤波器工作频率的加权定时误差信息，将该误差信息发给步骤(3)。
[0033]进一步地，步骤(1)中，扩频序列采用伪随机序列，同步序列用于数据帧定位和伪码同步，控制信息用于业务信息、导频和预留数据的定位，控制信息采用一组独特字，不同独特字指示用于解调的不同的速率、调制方式、扩频比信息，导频用于码跟踪定时和载波恢复，预留数据用于数据调整，预留数据填充0。
[0034]进一步地，步骤(3)的具体方式为：
[0035](301)系数选择：将内插器系数设计为滚降为0.35的波形匹配滤波器系数，并存储到缓存中；
[0036](302)控制字生成：对输入的码跟踪提取的定时误差和初始频率控制字进行周期性的累加，得出32位的频率控制字fcw；
[0037](303)数据内插：取fcw中的高7位作为整数部分，用于控制数据的选取，低25位为小数部分，用于控制内插器系数的选取，然后用内插器系数对数据进行滤波，得出内插后的系数；
[0038](304)码字调整指示：当误差累加超过半个码片周期时，发出码字调整指示，在预留数据位置调整本地码发生器，若数据较码字超前则将码字向前调整输出，若滞后则延时调整输出。
[0039]以下为一个更具体的例子：
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于宽带扩频通信的跟踪定时方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设计帧结构，每帧中包括同步序列、控制信息、业务信息、导频和预留数据；其中，业务信息采用扩频序列扩频，其他信息采用扩频序列加扰；控制信息的内容指示业务数据的调制和扩频比，一帧为一个周期；(2)卫星转发器按照帧结构加扰并发送扩频序列；(3)地面站终端根据误差对接收信号进行采样率为4倍数据速率的数据内插处理，对内插处理后的数据选择第一个采样点确定为最佳样点输出，实现码跟踪定时调整；初始误差为0，后续误差为步骤(6)提取的误差；(4)按照既定扩频序列对定时调整后的信号进行初始帧捕获，实现捕获同步，同时启动码发生器产生扩频序列；(5)捕获同步后，利用扩频序列对信号进行解扰，对控制信息进行搜索，实现控制信息的定位，然后，根据帧结构中各数据类型的排列，确定导频位置；(6)导频位置确定后，对超前、中间、滞后支路的导频按照导频长度L累加，对多个导频累加结果进行长度为N的非相干累加，N≥32，并对三路非相干累加结果进行误差提取，接着对误差提取结果进行二阶环路滤波，得到适应于步骤(3)中内插滤波器工作频率的加权定时误差信息，将该...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽娜，潘申富，季茂胜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：