[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)位同步的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610252488.6
• 申請(qǐng)日: 2016-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN107305254B
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋揮師;孫濤;徐雄偉;劉航;趙海龍;劉曉燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大唐半導(dǎo)體設(shè)計(jì)有限公司
• 主分類號(hào): G01S19/37
• 分類號(hào): G01S19/37
• 代理公司: 11262 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 韓輝峰;李丹

一種實(shí)現(xiàn)位同步的方法及裝置，包括：從移入移位寄存器的數(shù)據(jù)流中選擇任一相鄰的20個(gè)數(shù)據(jù)作為位同步分析的分段數(shù)據(jù)；對(duì)劃分出的分段數(shù)據(jù)中的20個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算；將相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行絕對(duì)值或平方處理后，對(duì)相同候選位置的絕對(duì)值或平方處理的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行累加，獲得每一候選位置相應(yīng)的信噪比增益；計(jì)算候選位置對(duì)應(yīng)的信噪比增益最大值和次大值的差值，將計(jì)算獲得的差值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，進(jìn)行確定位同步的處理。本發(fā)明實(shí)施例方法，通過對(duì)劃分的分段數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，獲取信噪比增益后進(jìn)行位同步處理，減少了位同步時(shí)間，提高了位同步的工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本文涉及但不限于定位技術(shù)，尤指一種實(shí)現(xiàn)位同步的方法及裝置。

背景技術(shù)

全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)在完成捕獲、跟蹤接收信號(hào)后，接著要進(jìn)行的就是位同步、幀同步及解調(diào)解碼處理，從而從接收信號(hào)那里獲得信號(hào)發(fā)射時(shí)間和導(dǎo)航電文，并最終實(shí)現(xiàn)GPS導(dǎo)航定位。

位同步又叫比特同步，它是接收通道根據(jù)一定算法確定當(dāng)前接收信號(hào)在某一個(gè)數(shù)據(jù)比特的位置，或者說是確定接收信號(hào)中數(shù)據(jù)比特起始邊緣位置。對(duì)于調(diào)制在相應(yīng)載波上的50比特/秒(bps)的導(dǎo)航電文，每個(gè)導(dǎo)航電文對(duì)應(yīng)著20個(gè)粗捕獲(C/A)碼周期，因而導(dǎo)致了比特翻轉(zhuǎn)邊界的不確定性。獲得調(diào)制電文比特翻轉(zhuǎn)邊界的位置，即實(shí)現(xiàn)比特同步，是實(shí)現(xiàn)解調(diào)電文、測(cè)量偽距和利用相干累加實(shí)現(xiàn)高靈敏跟蹤的基礎(chǔ)。所以接收機(jī)必須估計(jì)出該比特翻轉(zhuǎn)邊界的位置，實(shí)現(xiàn)位同步。

常見的位同步算法有直方圖法、最大似然(ML)比特同步算法等；其中，

直方圖法是一種相當(dāng)基本的位同步算法，該方法對(duì)載波環(huán)輸出的相鄰積分值的符號(hào)變化進(jìn)行計(jì)數(shù)，共有20個(gè)候選位置，經(jīng)過一段時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，如果在某個(gè)位置的符號(hào)變化次數(shù)明顯大于其他位置，則認(rèn)為該位置為比特邊界。直方圖法的實(shí)現(xiàn)示例如圖1所示，首先將載波環(huán)輸出的1毫秒(ms)寬的數(shù)據(jù)比特用1～20進(jìn)行編號(hào)，其中編號(hào)為1的首個(gè)數(shù)據(jù)比特是任意選定的，然后逐個(gè)統(tǒng)計(jì)相鄰兩個(gè)毫秒之間數(shù)據(jù)的跳變情況：若第i個(gè)數(shù)據(jù)到第i+1個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生了跳變，則對(duì)應(yīng)于第i+1個(gè)直方的計(jì)數(shù)器加1，否則計(jì)數(shù)器保持不變。這樣，每當(dāng)處理完20ms的數(shù)據(jù)之后，直方圖法查看統(tǒng)計(jì)結(jié)果是否為以下兩種情況之一：有一個(gè)直方的計(jì)數(shù)器值到達(dá)門限N₁；如圖1所示，第四個(gè)直方的計(jì)數(shù)器值最大，即一段時(shí)間的數(shù)據(jù)流中，通過對(duì)數(shù)據(jù)流按照20ms為周期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，從第三個(gè)毫秒至第四個(gè)毫秒的比特跳變次數(shù)最多，并且該計(jì)數(shù)器的值又已經(jīng)達(dá)到了門限值N₁次，認(rèn)為位同步實(shí)現(xiàn)，確定比特邊沿偏差為3ms。這樣在前的第4至第20毫秒加上第1至第3毫秒屬于一個(gè)比特，而第4至第20毫秒加上緊隨其后的第1至第3毫秒屬于下一個(gè)比特，而其余的數(shù)據(jù)比特分割可以此類推；至少有兩個(gè)直方的計(jì)數(shù)器值達(dá)到或超過門限值N₂：這種情況表明信號(hào)強(qiáng)度太弱，或者這一時(shí)段導(dǎo)航電文所包含的數(shù)據(jù)比特跳變太少，位同步失敗，將所有直方的計(jì)數(shù)器清零，從新開始對(duì)數(shù)據(jù)跳變的統(tǒng)計(jì)。如果以上兩種情況都沒發(fā)生，那么接收機(jī)繼續(xù)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行逐個(gè)檢查和統(tǒng)計(jì)。若載波環(huán)在尚未實(shí)現(xiàn)位同步之前出現(xiàn)對(duì)信號(hào)的失鎖，則以上統(tǒng)計(jì)過程同樣需要清零重啟。直方圖法的缺點(diǎn)就是隨著信號(hào)強(qiáng)度變?nèi)酰湫阅軙?huì)變得越來越差，并且在較低的載噪比情況下，需要幾十秒的時(shí)間才能獲得可靠的同步。這個(gè)時(shí)間太長(zhǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了通常接收機(jī)能夠承受的范圍。

為了提高接收機(jī)在低載噪比(C/N0)時(shí)的同步性能，出現(xiàn)了最大似然位同步算法，該方法把每個(gè)候選位置之后的連續(xù)20個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行累積，求包絡(luò)得到相應(yīng)的比特能量后，再把比特能量進(jìn)行一段時(shí)間的非相干累加，這樣對(duì)應(yīng)20個(gè)位置中比特能量最大的位置，即為比特邊界的位置。這種方法通過增加非相干累加次數(shù)提高了信噪比，可用于低信噪比條件下。具體算法描述如下：

假設(shè)接收機(jī)在第k個(gè)歷元時(shí)接收到的信號(hào)經(jīng)本地C/A碼相關(guān)之后的模型為

r_k＝Ac_k+n_k (1)