一種適用于窄帶干擾的跳擴(kuò)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(kuò)頻系統(tǒng)的信號(hào)相位跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 跳擴(kuò)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(kuò)頻系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其性能好壞直接決定了混合擴(kuò)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(kuò)頻系統(tǒng)在窄帶干擾條件下的測(cè)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(kuò)頻信號(hào)的相 關(guān)峰值在窄帶干擾條件下會(huì)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(cè)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(kuò)頻系統(tǒng)的跳擴(kuò)碼相位跟蹤方法，可實(shí)現(xiàn)DS/F取昆合擴(kuò)頻系統(tǒng)跳擴(kuò)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(kuò)碼相位跟蹤方法包括步驟如下：
[0007] (1)利用本地參考時(shí)鐘生成用于對(duì)接收的跳擴(kuò)信號(hào)進(jìn)行解跳和解擴(kuò)所需的本地跳 頻碼字和本地?cái)U(kuò)頻碼字；
[000引（2)利用本地跳頻碼字獲得本地跳頻載波并對(duì)接收的跳擴(kuò)信號(hào)進(jìn)行解跳；
[0009] (3)對(duì)解跳后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波和抽取，得到降速率的數(shù)據(jù)；
[0010] (4)對(duì)降速率的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字自動(dòng)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(duì)相位旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行控制;其中初始進(jìn)入跟蹤時(shí)，其輸出四個(gè) 相位旋轉(zhuǎn)量，分別定義為-p2，-pi，pi，p2;進(jìn)入穩(wěn)定跟蹤之后，其輸出兩個(gè)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(duì)幅度基本恒定的數(shù)據(jù)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，W實(shí)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?cái)U(kuò)頻碼字對(duì)所述的相位旋轉(zhuǎn)之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解擴(kuò)；
[0014] (8)對(duì)解擴(kuò)之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，求得累加結(jié)果的模值，并對(duì)不同相位旋轉(zhuǎn)量下得 到的累加結(jié)果的模值進(jìn)行比較，找到最大模值對(duì)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(duì)步驟(8)累加判決輸出的所有相位調(diào)整量進(jìn)行累加，并將累 加結(jié)果和步驟(1)中所用的本地參考時(shí)鐘的時(shí)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(duì)本地跳擴(kuò)頻碼相位進(jìn)行整參考時(shí)鐘周期調(diào)整，余數(shù)值反饋至 接收的跳擴(kuò)信號(hào)解調(diào)，用于對(duì)本地跳擴(kuò)頻碼相位按照余數(shù)值進(jìn)行一個(gè)參考時(shí)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(diǎn)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(kuò)頻信號(hào)的自相關(guān)峰值變化規(guī)律， 對(duì)傳統(tǒng)的超前滯后碼跟蹤回路進(jìn)行改進(jìn)，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(duì)當(dāng)前所跟蹤的自相關(guān)峰值的變化方向進(jìn)行判決，另一組超前和滯后支路用于 對(duì)當(dāng)前峰值左右兩邊可能出現(xiàn)峰值的位置進(jìn)行檢測(cè)。如果檢測(cè)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(duì)當(dāng)前跳擴(kuò)碼相位的跟蹤結(jié)果進(jìn)行修正， 否則輸出相應(yīng)的相位調(diào)整量W維持對(duì)當(dāng)前跳擴(kuò)碼相位的跟蹤。不管檢測(cè)結(jié)果如何，檢測(cè)完 畢后，跟蹤回路均進(jìn)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(duì)當(dāng)前所跟蹤的自相關(guān)峰值的變化方向進(jìn)行判決，W實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前跳 擴(kuò)碼相位的穩(wěn)定跟蹤。利用本發(fā)明方法，可W實(shí)現(xiàn)強(qiáng)窄帶干擾條件下的跳擴(kuò)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(kuò)頻系統(tǒng)應(yīng)用于航天器測(cè)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(duì)幅度基 本恒定的數(shù)據(jù)相位旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，保證數(shù)據(jù)相位旋轉(zhuǎn)的精度，防止信號(hào)處理出現(xiàn)錯(cuò)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(shí)驗(yàn)和論證 計(jì)算得到的，與擴(kuò)頻信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)相關(guān)，進(jìn)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(duì)解跳后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波和抽取，得到降速率的數(shù)據(jù);一方面對(duì)解 跳后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外干擾分量;另一方面對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行抽取，W降低 信號(hào)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(shí)施例中DS/F取昆合擴(kuò)頻信號(hào)加入窄帶干擾前后自相關(guān)峰值變化示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工作原理做進(jìn)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(shí)鐘生成用于對(duì)接收的跳擴(kuò)信號(hào)進(jìn)行解跳和解擴(kuò)所需的本地跳 頻碼字和本地?cái)U(kuò)頻碼字；
[0025] (2)利用本地跳頻碼字獲得本地跳頻載波并對(duì)接收的跳擴(kuò)信號(hào)進(jìn)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(hào)，對(duì)DS/F取昆合擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行 解跳；另一方面根據(jù)輸入的周期內(nèi)調(diào)整信號(hào)，采用相位旋轉(zhuǎn)的方式對(duì)本地跳頻信號(hào)的相位 進(jìn)行修正。相位旋轉(zhuǎn)修正跳頻相位的原理推導(dǎo)如下。跳擴(kuò)信號(hào)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(kuò)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(kuò)信號(hào)在時(shí)間上移動(dòng)間隔T，信號(hào)就會(huì)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(yuǎn)小于一個(gè)碼片間隔或一個(gè)數(shù)據(jù)間隔，因此，信號(hào)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(duì)比公式（1)和(3)可W看到，要將跳擴(kuò)信號(hào)的相位移動(dòng)時(shí)間間隔T，只需在每一跳 內(nèi)乘W-個(gè)固定的相位校正因子。
[0033] (3)對(duì)解跳后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波和抽取，得到降速率的數(shù)據(jù)；
[0034] -方面對(duì)解跳后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除帶外干擾分量；另一方面對(duì)濾波后的 信號(hào)進(jìn)行抽取，W降低信號(hào)速率，節(jié)省資源。
[0035] (4)對(duì)降速率的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字自動(dòng)增益控制，得到幅度基本恒定的數(shù)據(jù)；
[0036] 對(duì)濾波抽取后的信號(hào)功率進(jìn)行控制。當(dāng)系統(tǒng)存在窄帶干擾時(shí)，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(hào)功率很大;干擾若留在帶外，則被低通濾波器濾除，剩 余信號(hào)功率很小。為了減小留在帶內(nèi)的干擾對(duì)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(hào)功率控制在相同的水平上。
[0037] (5)旋轉(zhuǎn)量控制對(duì)相位旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行控制;其中初始進(jìn)入跟蹤時(shí)，其輸出四個(gè) 相位旋轉(zhuǎn)量，分別定義為-p2，-pi，pi，p2;進(jìn)入穩(wěn)定跟蹤之后，其輸出兩個(gè)相位旋轉(zhuǎn)量，分別 為-P巧化1;
[0038] 完成對(duì)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(shí)該部分控制輸出四個(gè)相位旋轉(zhuǎn)量±91和±92;另一種是穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)，此 時(shí)該部分控制輸出兩個(gè)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(hào)進(jìn) 行控制。
[0039] 相位旋轉(zhuǎn)量Pl和p2與DS/F取昆合擴(kuò)頻信號(hào)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(jì)算方式如下：
[0040] 當(dāng)收發(fā)端跳擴(kuò)碼相位存在T(T遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Tchip, Tchip為直擴(kuò)碼片間隔）的偏差時(shí)，解跳 解擴(kuò)后的信號(hào)可W近似表示為
[0041 ] j\t) = eh'- C 4)
[0042]上面的表達(dá)式忽略了信息數(shù)據(jù)和信號(hào)的初始相位，運(yùn)不會(huì)對(duì)后面的分析造成影 響。在每一跳內(nèi)對(duì)解跳解擴(kuò)后的信號(hào)進(jìn)行初次相干累加，再在N跳內(nèi)進(jìn)行二次相干累加，貝U 可W得到累加后的I路和Q路信號(hào)為
(5)
[0044]其中，N表示二次相干累加的跳頻個(gè)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(jì)算得到I2+Q2,將其簡(jiǎn)化后可W得到表達(dá)式為
巧)：
[004引其中，表示第j跳的跳頻頻率，j表示