本申请提供一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法及装置，涉及卫星通信领域。其中方法包括：对解扩信号的初始相位进行估计，分别隔离若干个符号对解扩信号进行解卷绕以及频偏计算，并根据求取的频偏数值进行三阶段环路滤波以及频偏修正，能够提升锁相环的抗干扰与抗噪声的能力，缩短锁相环的入锁时间，从而快速捕获并跟踪到解扩信号，以满足高机动大动态系统对于频偏的快速捕获与锁定的要求。要求。要求。
【技术实现步骤摘要】
高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法及装置
[0001]本申请涉及卫星通信领域，具体涉及一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法及装置。
技术介绍
[0002]大动态卫星通信系统能够为全球覆盖范围内各种移动终端提供多样可靠的服务，在当今的无线通信世界中发挥至关重要的作用。随着数字电路技术的发展，特别是FPGA技术的普遍应用，采用FPGA的全数字锁相环被广泛应用于大动态卫星通信系统的频率捕获与锁定中。
[0003]现有技术应用于大动态卫星通信系统中的传统全数字锁相环，在鉴相阶段使用相邻符号进行相位鉴定，在滤波阶段对测量出的频偏进行统一滤波，但在一方面，由于大动态卫星通信系统的卫星链路的远距离传输，使得信号的信噪比较低，信道较为恶劣，另一方面，由于地面移动设备的高机动性会产生较大的多普勒频偏，使得接收到的信号频率快速变动，必须在频偏范围内进行相关运算，导致传统全数字锁相环在进行频率捕获和锁定时，使用相邻信号进行频偏测量，导致锁相环进入锁定状态缓慢，难以满足高机动大动态系统对于频偏的快速捕获与锁定的要求。
技术实现思路
[0004]本申请提供了一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法及装置，通过间隔符号进行鉴相和频偏测量，能够提高锁相环在高机动大动态系统下的抗干扰与抗噪声能力，从而快速捕获并跟踪到解扩信号，以满足高机动大动态系统对于频偏的快速捕获与锁定的要求。
[0005]第一方面，本申请提供了一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法，应用于锁相环，所述方法包括：对解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的初始相位；基于所述解扩信号的最大符号数量，确定用于解卷绕的第一数量以及用于计算频偏数值的第二数量；若所述接收到的解扩信号的符号数量大于所述第一数量，则隔离所述第一数量个符号对所述解扩信号的初始相位进行解卷绕，得到解绕相位；若所述接收到的解扩信号的符号数量大于所述第一数量与第二数量之和，则基于所述解绕相位，隔离所述第二数量个符号计算所述解扩信号的频偏数值；基于所述频偏数值对所述解扩信号进行三阶段环路滤波，得到校正信号；基于所述频偏数值对所述校正信号进行频偏修正，直至所述锁相环进入锁定状态。
[0006]通过采用上述技术方案，分别隔离若干个符号对解扩信号进行解卷绕以及频偏计算，并根据求取的频偏数值进行三阶段环路滤波以及频偏修正，能够提升锁相环的抗干扰
与抗噪声的能力，缩短锁相环的入锁时间，从而快速捕获并跟踪到解扩信号，以满足高机动大动态系统对于频偏的快速捕获与锁定的要求。
[0007]可选的，所述对解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的相位差值，包括：对码片级的原始解扩信号的扩频码长度个采样点进行积分，得到符号级的解扩信号；使用相位角计算公式对所述符号级的解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的初始相位；所述相位角计算公式为：Thetap(n)＝angle(sum_p(n))；其中，Thetap(n)为所述解扩信号的第n个符号的初始相位，angle为相位角运算符，sum_p(n)为所述解扩信号的第n个符号。
[0008]通过采用上述技术方案，对解扩之后的解扩信号求取初始相位，便于掌握解扩信号的相位的大致范围，为后续进行解卷绕以及频偏求取奠定基础。
[0009]可选的，所述基于所述解扩信号的单位相偏值以及最大相位偏移，确定第一数量以及第二数量，包括：使用单位相偏公式计算所述解扩信号的单位相偏值；基于所述解扩信号的最大相位偏移以及所述单位相偏值，使用取整公式计算所述解扩信号的最大符号数量；将小于所述最大符号数量的一半的正整数确定为第一数量，将小于所述最大符号数量的正整数确定为第二数量。
[0010]通过采用上述技术方案，需要保证隔离的符号数量的相位偏移小于π，避免相位偏移超出π引起的相位误判的误差。
[0011]可选的，所述单位相偏公式为：Pha＝(2π*Δf*Ln)/fs；其中，Pha为所述单位相偏值，Δf为所述解扩信号的最大频偏，Ln为所述解扩信号的扩频码长度，fs为码片采样速率；所述取整公式为：Maxsymb＝Floor(π/Pha)；其中Maxsymb为所述最大符号数量，Floor为所述向下取整运算符，Pha为所述单位相偏值。
[0012]通过采用上述技术方案，计算单个符号导致的单位相偏值，以向下取整的方式计算出小于π的最大符号数量，能够在锁相环的初始阶段，使用较少符号进行盲处理时，也能确定处最大符号数量。
[0013]可选的，所述隔离所述第一数量个符号对所述解扩信号的初始相位进行解卷绕，得到解绕相位，包括：获取隔离第一数量个符号的所述解扩信号的第一初始相位以及第二初始相位，所述第一初始相位为所述解扩信号在后进行相位求取的符号对应的初始相位；使用第一初始相位减去第二初始相位，得到初始相位差值；调用round函数计算所述初始相位差值与π的比值，得到返回数值；使用所述第一初始相位减去所述返回数值与π的乘积，得到所述第一初始相位对
应的解绕相位。
[0014]通过采用上述技术方案，隔离第一数量个符号进行解卷绕，相比于使用相邻信号进行解卷绕，能够增加解卷绕的准确性与灵活性。
[0015]可选的，所述基于所述解绕相位，隔离所述第二数量个符号计算所述解扩信号的频偏数值，包括：基于所述解绕相位，隔离所述第二数量个符号使用频偏转换公式计算所述解扩信号的频偏数值；所述频偏转换公式为：foe＝(Thetap(n)
‑
Thetap(n
‑
dist2))*(fs/(2*π*Ln*dist2))；其中，foe为频偏数值，Thetap(n)
‑
Thetap(n
‑
dist2)为间隔所述第二数量个符号的解绕相位的相位差值，fs为采样速率，Ln为所述解扩信号的扩频码长度，dist2为所述第二数量。
[0016]通过采用上述技术方案，能够将频偏导致的相位差值转化为频偏数值，在锁相环的第一轮修正中消除频偏对相位的影响，使得后续的相位变化导致的残留频偏均为噪声导致，使得后续相位呈现平坦形式的细微变动。
[0017]可选的，所述基于所述频偏数值对所述校正信号进行频偏修正之后，还包括：将所述第一数量替换为第三数量，将所述第二数量替换为第四数量，所述第三数量大于所述第一数量且大于所述最大符号数量的一半，所述第四数量大于所述第二数量且大于所述最大符号数量。
[0018]通过采用上述技术方案，在稳定跟踪之后，相位差值与频偏较小，能够隔离更远距离进行解卷绕及频偏计算，从而能够抵抗更多的噪声，进一步加快锁相环跟踪速度。
[0019]第二方面，本申请提供了一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定装置，所述装置包括：初始相位求取模块，用于对解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的初始相位；间隔数量确定模块，用于基于所述解扩信号的最大符号数量，确定用于解卷绕的第一数量以及用于计算频偏数值的第二数量；解卷绕模块，用于若所述接收到的解扩信号的符号数量本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法，其特征在于，应用于锁相环，所述方法包括：对解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的初始相位；基于所述解扩信号的最大符号数量，确定用于解卷绕的第一数量以及用于计算频偏数值的第二数量；若所述接收到的解扩信号的符号数量大于所述第一数量，则隔离所述第一数量个符号对所述解扩信号的初始相位进行解卷绕，得到解绕相位；若所述接收到的解扩信号的符号数量大于所述第一数量与第二数量之和，则基于所述解绕相位，隔离所述第二数量个符号计算所述解扩信号的频偏数值；基于所述频偏数值对所述解扩信号进行三阶段环路滤波，得到校正信号；基于所述频偏数值对所述校正信号进行频偏修正，直至所述锁相环进入锁定状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的相位差值，包括：对码片级的原始解扩信号的扩频码长度个采样点进行积分，得到符号级的解扩信号；使用相位角计算公式对所述符号级的解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的初始相位；所述相位角计算公式为：Thetap(n)=angle(sum_p(n))；其中，Thetap(n)为所述解扩信号的第n个符号的初始相位，angle为相位角运算符，sum_p(n)为所述解扩信号的第n个符号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述解扩信号的单位相偏值以及最大相位偏移，确定第一数量以及第二数量，包括：使用单位相偏公式计算所述解扩信号的单位相偏值；基于所述解扩信号的最大相位偏移以及所述单位相偏值，使用取整公式计算所述解扩信号的最大符号数量；将小于所述最大符号数量的一半的正整数确定为第一数量，将小于所述最大符号数量的正整数确定为第二数量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述单位相偏公式为：Pha=(2π*
∆
f*Ln)/fs；其中，Pha为所述单位相偏值，
∆
f为所述解扩信号的最大频偏，Ln为所述解扩信号的扩频码长度，fs为码片采样速率；所述取整公式为：Maxsymb=Floor(π/pha)；其中Maxsymb为所述最大符号数量，Floor为所述向下取整运算符，Pha为所述单位相偏值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔离所述第一数量个符号对所述解扩信号的初始相位进行解卷绕，得到解绕相位，包括：获取隔离第一数量个符号的所述解扩信号的第一初始相位以及第二初始相位，所述第
一初始相位为所述解扩信号在后进行相位求取的符号对应的初始相位；使用第一初始相位减去第二初始相位，得到初始相位差...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊军，马杰，孙作亮，
申请(专利权)人：北京睿信丰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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