一種適用于窄帶干擾的跳擴碼相位跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，設(shè)及一種DS/F取昆合擴頻系統(tǒng)的信號相位跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 跳擴碼相位跟蹤是DS/即(direct sequence/^frequen巧ho卵ing，直接序列/頻率 跳變)混合擴頻系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)，其性能好壞直接決定了混合擴頻系統(tǒng)在窄帶干擾條 件下的跟蹤能力，也即決定了混合擴頻系統(tǒng)在窄帶干擾條件下的測量能力。
[0003] 傳統(tǒng)的碼相位跟蹤一般采用超前滯后型跟蹤回路。但是DS/F取昆合擴頻信號的相 關(guān)峰值在窄帶干擾條件下會隨著干擾功率的增大由單一峰值轉(zhuǎn)變?yōu)?峰值，從而造成傳統(tǒng) 碼相位跟蹤回路的跟蹤結(jié)果出現(xiàn)偏差，最終造成測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于窄帶干擾條 件下的DS/F取昆合擴頻系統(tǒng)的跳擴碼相位跟蹤方法，可實現(xiàn)DS/F取昆合擴頻系統(tǒng)跳擴碼相位 的正確和穩(wěn)定跟蹤。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案：
[0006] -種適用于窄帶干擾的跳擴碼相位跟蹤方法包括步驟如下：
[0007] (1)利用本地參考時鐘生成用于對接收的跳擴信號進行解跳和解擴所需的本地跳 頻碼字和本地擴頻碼字；
[000引（2)利用本地跳頻碼字獲得本地跳頻載波并對接收的跳擴信號進行解跳；
[0009] (3)對解跳后的信號進行低通濾波和抽取，得到降速率的數(shù)據(jù)；
[0010] (4)對降速率的數(shù)據(jù)進行數(shù)字自動增益控制，得到幅度基本恒定的數(shù)據(jù)；
[0011] (5)旋轉(zhuǎn)量控制對相位旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)量進行控制;其中初始進入跟蹤時，其輸出四個 相位旋轉(zhuǎn)量，分別定義為-p2，-pi，pi，p2;進入穩(wěn)定跟蹤之后，其輸出兩個相位旋轉(zhuǎn)量，分別 為-P巧化1;
[0012] (6)根據(jù)輸入的相位旋轉(zhuǎn)量的大小對幅度基本恒定的數(shù)據(jù)進行相位旋轉(zhuǎn)，W實現(xiàn) 本地跳頻碼相位的微調(diào)；
[0013] (7)利用步驟(1)得到的本地擴頻碼字對所述的相位旋轉(zhuǎn)之后的數(shù)據(jù)進行解擴；
[0014] (8)對解擴之后的數(shù)據(jù)進行累加，求得累加結(jié)果的模值，并對不同相位旋轉(zhuǎn)量下得 到的累加結(jié)果的模值進行比較，找到最大模值對應(yīng)的相位旋轉(zhuǎn)量，并將該旋轉(zhuǎn)量輸出到旋 轉(zhuǎn)量控制W及相位調(diào)整量累加，旋轉(zhuǎn)量控制將該相位旋轉(zhuǎn)量輸出到相位旋轉(zhuǎn)用于數(shù)據(jù)相位 旋轉(zhuǎn)：
[0015] (9)相位調(diào)整量累加對步驟(8)累加判決輸出的所有相位調(diào)整量進行累加，并將累 加結(jié)果和步驟(1)中所用的本地參考時鐘的時鐘周期做除法，得到商值和余數(shù)值，其中商值 反饋至跳頻碼字生成，用于對本地跳擴頻碼相位進行整參考時鐘周期調(diào)整，余數(shù)值反饋至 接收的跳擴信號解調(diào)，用于對本地跳擴頻碼相位按照余數(shù)值進行一個參考時鐘周期內(nèi)的調(diào) 整。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：
[0017] (1)本發(fā)明方法基于窄帶干擾條件下DS/F取昆合擴頻信號的自相關(guān)峰值變化規(guī)律， 對傳統(tǒng)的超前滯后碼跟蹤回路進行改進，將其工作狀態(tài)分為初始跟蹤狀態(tài)和穩(wěn)定跟蹤狀 態(tài)。在初始跟蹤狀態(tài)下，跟蹤回路由兩條超前支路和兩條滯后支路組成，其中一組超前和滯 后支路用于對當(dāng)前所跟蹤的自相關(guān)峰值的變化方向進行判決，另一組超前和滯后支路用于 對當(dāng)前峰值左右兩邊可能出現(xiàn)峰值的位置進行檢測。如果檢測結(jié)果顯示左右兩邊出現(xiàn)的峰 值大于當(dāng)前的峰值，那么輸出相應(yīng)的相位調(diào)整量對當(dāng)前跳擴碼相位的跟蹤結(jié)果進行修正， 否則輸出相應(yīng)的相位調(diào)整量W維持對當(dāng)前跳擴碼相位的跟蹤。不管檢測結(jié)果如何，檢測完 畢后，跟蹤回路均進入穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)，在穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)下，跟蹤回路由一條超前支路和一 條滯后支路組成，用于對當(dāng)前所跟蹤的自相關(guān)峰值的變化方向進行判決，W實現(xiàn)對當(dāng)前跳 擴碼相位的穩(wěn)定跟蹤。利用本發(fā)明方法，可W實現(xiàn)強窄帶干擾條件下的跳擴碼相位的正確 和穩(wěn)定跟蹤，從而為具有優(yōu)異抗干擾性能的DS/F取昆合擴頻系統(tǒng)應(yīng)用于航天器測控提供了 可能。
[0018] (2)本發(fā)明采用初始跟蹤旋轉(zhuǎn)量控制和穩(wěn)定跟蹤旋轉(zhuǎn)量控制兩種方式，對幅度基 本恒定的數(shù)據(jù)相位旋轉(zhuǎn)進行控制，保證數(shù)據(jù)相位旋轉(zhuǎn)的精度，防止信號處理出現(xiàn)錯亂，提高 了可靠性，另外本發(fā)明初始跟蹤旋轉(zhuǎn)量和穩(wěn)定跟蹤旋轉(zhuǎn)量的設(shè)置，是經(jīng)過大量實驗和論證 計算得到的，與擴頻信號的自相關(guān)函數(shù)相關(guān)，進一步保證了旋轉(zhuǎn)變化的精度和準(zhǔn)確性。
[0019] (3)本發(fā)明對解跳后的信號進行低通濾波和抽取，得到降速率的數(shù)據(jù);一方面對解 跳后的信號進行低通濾波，濾除帶外干擾分量;另一方面對濾波后的信號進行抽取，W降低 信號速率，節(jié)省資源。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明方法的原理圖；
[0021 ]圖2為本實施例中DS/F取昆合擴頻信號加入窄帶干擾前后自相關(guān)峰值變化示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的工作原理做進一步解釋。
[0023] 如圖1所示，為本發(fā)明方法的原理圖，主要步驟如下：
[0024] (1)利用本地參考時鐘生成用于對接收的跳擴信號進行解跳和解擴所需的本地跳 頻碼字和本地擴頻碼字；
[0025] (2)利用本地跳頻碼字獲得本地跳頻載波并對接收的跳擴信號進行解跳；
[0026] -方面根據(jù)輸入的跳頻碼字合成得到本地跳頻信號，對DS/F取昆合擴頻信號進行 解跳；另一方面根據(jù)輸入的周期內(nèi)調(diào)整信號，采用相位旋轉(zhuǎn)的方式對本地跳頻信號的相位 進行修正。相位旋轉(zhuǎn)修正跳頻相位的原理推導(dǎo)如下。跳擴信號可W表示為：
[0027] f(t)=d(t)c(t)exp( j23ifit+0) ,iThop < t<(i+l)Th〇p (I)
[00%]式中，d(t)為信息數(shù)據(jù)，c(t)為直擴碼片，fi為第i跳的跳頻頻率，0為初始相位， ThDP為跳頻周期。那么，如果將上述跳擴信號在時間上移動間隔T，信號就會變?yōu)?[0029] f(t)=d(t+T)c(t+T)exp( j23ifi(t+T)+白），iThop < t<(i+l)Th〇p (2)
[0030]由于T遠小于一個碼片間隔或一個數(shù)據(jù)間隔，因此，信號可W近似表示為 W = "' (0 ) cxp[./2兀./,0 十 r) + 巧
[0031 ] =^(/)(.:(/)扮口[./2兀/,7 + 巧。乂的./2兄乂0(3) iT,." 名!<(i 牛、爪,'P
[0032] 對比公式（1)和(3)可W看到，要將跳擴信號的相位移動時間間隔T，只需在每一跳 內(nèi)乘W-個固定的相位校正因子。
[0033] (3)對解跳后的信號進行低通濾波和抽取，得到降速率的數(shù)據(jù)；
[0034] -方面對解跳后的信號進行低通濾波，濾除帶外干擾分量；另一方面對濾波后的 信號進行抽取，W降低信號速率，節(jié)省資源。
[0035] (4)對降速率的數(shù)據(jù)進行數(shù)字自動增益控制，得到幅度基本恒定的數(shù)據(jù)；
[0036] 對濾波抽取后的信號功率進行控制。當(dāng)系統(tǒng)存在窄帶干擾時，解跳后，干擾若留在 帶內(nèi)，則經(jīng)過低通濾波后的剩余信號功率很大;干擾若留在帶外，則被低通濾波器濾除，剩 余信號功率很小。為了減小留在帶內(nèi)的干擾對后續(xù)處理的影響，此處需要使用數(shù)字AGC模塊 將上述兩種情況下的信號功率控制在相同的水平上。
[0037] (5)旋轉(zhuǎn)量控制對相位旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)量進行控制;其中初始進入跟蹤時，其輸出四個 相位旋轉(zhuǎn)量，分別定義為-p2，-pi，pi，p2;進入穩(wěn)定跟蹤之后，其輸出兩個相位旋轉(zhuǎn)量，分別 為-P巧化1;
[0038] 完成對相位旋轉(zhuǎn)部分的相位旋轉(zhuǎn)量大小的控制。它具有兩種工作狀態(tài):一種是初 始跟蹤狀態(tài)，此時該部分控制輸出四個相位旋轉(zhuǎn)量±91和±92;另一種是穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)，此 時該部分控制輸出兩個相位旋轉(zhuǎn)量±pl，工作狀態(tài)的切換由累加判決部分輸出的信號進 行控制。
[0039] 相位旋轉(zhuǎn)量Pl和p2與DS/F取昆合擴頻信號在窄帶干擾條件下的自相關(guān)峰值變化規(guī) 律密切相關(guān)，具體計算方式如下：
[0040] 當(dāng)收發(fā)端跳擴碼相位存在T(T遠遠小于Tchip, Tchip為直擴碼片間隔）的偏差時，解跳 解擴后的信號可W近似表示為
[0041 ] j\t) = eh'- C 4)
[0042]上面的表達式忽略了信息數(shù)據(jù)和信號的初始相位，運不會對后面的分析造成影 響。在每一跳內(nèi)對解跳解擴后的信號進行初次相干累加，再在N跳內(nèi)進行二次相干累加，貝U 可W得到累加后的I路和Q路信號為
(5)
[0044]其中，N表示二次相干累加的跳頻個數(shù)，Al為每跳內(nèi)數(shù)據(jù)累加之后得到的累加值， 根據(jù)窄帶干擾的位置情況，其取值可近似歸一化表示為 f4=i，解跳后干擾處于帶巧
[0045] < - 毛6) \4 =化解跳后干擾處于帶外
[0046] 由公式(5)可W計算得到I2+Q2,將其簡化后可W得到表達式為
巧)：
[004引其中，表示第j跳的跳頻頻率，j表示