[發明專利]支持高動態的載波跟蹤方法及系統

在審

• 申請號: 202011314688.2
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112491431A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 劉元智;姚遠;孫昌達;宋穩影;潘紅舟;孟聲象
• 申請（專利權）人: 江蘇亨通太赫茲技術有限公司;北京亨郵太赫茲通信技術有限公司
• 主分類號: H04B1/10
• 分類號: H04B1/10;H04B1/7075;H04B1/7097;H04B17/336;G01S19/29
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 張榮

本發明涉及一種支持高動態的載波跟蹤方法及系統，包括：對接收的數字中頻信號進行處理產生同相的基帶信號和正交的基帶信號；對同相的基帶信號進行處理得到解擴后的同相信號，對正交的基帶信號進行處理得到解擴后的正交信號；對解擴后的同相信號進行處理得到累加的同相信號，對解擴后的正交信號進行處理得到累加的正交信號；對累加的同相信號與累加的正交信號進行鑒別得到頻率差以及相位差；將頻率差和相位差作為卡爾曼濾波器的觀測量，建立相位和頻率的狀態方程和觀測方程，并對相位差和頻率差進行估算；將卡爾曼濾波器輸出經環路濾波器反饋到本地載波生成器，以調整本地振蕩器與接收信號同頻同相。本發明有利于提高系統穩定性。

技術領域

本發明涉及無線通信的技術領域，尤其是指一種支持高動態的載波跟蹤方法及系統。

背景技術

隨著北斗三號全球衛星導航系統正式開通，衛星再一次成為大眾熱點。實際上，近些年，不僅譬如北斗、GPS等導航領域有很大的發展，衛星數據傳輸領域上也有高速的發展。這里，需求較大的部分是衛星與地面站之間的通信，數據率在某些情況下能達到20Gbps。同時，非靜止衛星是高速移動的，在某些情況下，衛星與地面站之間有著很大的相對速度、加速度甚至加加速度。

在上述衛星高速移動的情況下，地面站接收到的衛星信號就包含較大的多普勒頻移以及其變化率。傳統的載波跟蹤環路多為基于鎖相環技術的二階、三階跟蹤環路。所述二階、三階鎖相環在收發兩端頻率差較小、相對速度較小以及噪聲干擾強度較小的情況下可以實現有效的載波跟蹤。如果采用傳統的二階鎖相環應用于載波跟蹤環路，在大頻率斜升情況下，即頻率變化率超過二階鎖相環固有頻率的平方時，存在較大的穩定相差，因此二階鎖相環在頻率變化率很大時，譬如頻率變化率大于20KHz/s，是根本無法實現載波跟蹤的。同樣，如果采用傳統的三階鎖相環，也有類似的限制，而且分析很復雜，并存在穩定性差的問題。

因此，傳統的二階、三階鎖相環都無法在高動態環境下實現對信號穩定有效的載波跟蹤，進而接收機無法正確地解調出數據信號。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中接收機無法在高動態環境下實現穩定有效的信號跟蹤的問題，從而提供一種在高動態環境下實現穩定有效的信號跟蹤的支持高動態的載波跟蹤方法及系統。

為解決上述技術問題，本發明的一種支持高動態的載波跟蹤方法，包括：步驟S1：對接收的數字中頻信號進行處理產生同相的基帶信號和正交的基帶信號；步驟S2：對所述同相的基帶信號進行處理得到解擴后的同相信號，對所述正交的基帶信號進行處理得到解擴后的正交信號；步驟S3：對解擴后的同相信號進行處理得到累加的同相信號，對解擴后的正交信號進行處理得到累加的正交信號；步驟S4：對所述累加的同相信號與累加的正交信號進行鑒別得到頻率差以及相位差；步驟S5：將所述頻率差和相位差作為卡爾曼濾波器的觀測量，建立相位和頻率的狀態方程和觀測方程，并對所述相位差和頻率差進行估算；步驟S6：將所述卡爾曼濾波器輸出經環路濾波器反饋到本地載波生成器，以調整所述本地振蕩器與接收信號同頻同相。

在本發明的一個實施例中，對接收的數字中頻信號進行處理的方法為：將輸入的數字中頻信號與本地數字振蕩器相乘產生同相的基帶信號和正交的基帶信號。

在本發明的一個實施例中，對所述同相的基帶信號進行處理的方法為：將所述同相的基帶信號與本地Gold碼生成器相乘，產生解擴后的同相信號。

在本發明的一個實施例中，對所述正交的基帶信號進行處理的方法為：將所述正交的基帶信號與本地Gold碼生成器相乘，產生解擴后的正交信號。

在本發明的一個實施例中，對解擴后的同相信號進行處理的方法為：將解擴后的同相信號輸入到第一積分器得到累加的同相信號。

在本發明的一個實施例中，對解擴后的正交信號進行處理的方法為：將解擴后的正交信號輸入到第二積分器得到累加的正交信號。