[发明专利]一种高动态载波组合环路跟踪方法及系统

说明书

本发明公开了一种高动态载波组合环路跟踪方法及系统，该方法包括：获取中频信号；将中频信号与数控震荡器生成信号相乘进行相关调解，得到同相支路和正交支路；对同相支路和正交支路分别进行相干积分，得到增强信号；基于鉴频器和鉴相器分别对增强信号进行处理，得到鉴频信号和鉴相信号；将鉴频信号和鉴相信号经过环路滤波器后相乘进行权值调整；环路滤波器输出指导压控振荡器输出本地载波跟踪信号载波；跳转至相关调解步骤。该系统包括：信号接收模块、相关调解模块、增强模块、鉴频鉴相模块、滤波模块、跟踪模块和循环模块。本发明能够实现更好的跟踪性能。本发明作为一种高动态载波组合环路跟踪方法及系统，可广泛应用于卫星通信领域。

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种高动态载波组合环路跟踪方法及系统。

背景技术

卫星通信由于其覆盖范围广，通信距离远，可靠性强，且不受地域条件限制等地面通信无法比拟的优点，近年来被广泛应用。卫星通信的关键问题之一是如何实现在低信噪比下的高动态载波跟踪问题。高动态通信环境下，由于收发信机的相对运动，接收信号含有较大的多普勒频偏及高阶频率变化率偏移，而较大的载波频率偏移和变化率偏移会使接收机不能正确解调信息，使得接收机性能严重恶化，导致通信质量大大降低。

现有高动态载波跟踪算法主要是解决高动态条件下动态性能与跟踪精度之间的矛盾，其思路大致分为两种，一是高动态和噪声之间矛盾的对抗，典型的如FLL/PLL、模糊锁相环方法、自适应带宽锁定环方法；二是建立高阶的载波相位模型，然后进行参数估计，典型的如EFK和UKF等。这些算法各有特点以及适用的应用场景，其中基于思路二的跟踪算法的跟踪范围大、鲁棒性强，但是在处理高阶频率变化率时，其相关矩阵阶数高，运算量大，而基于思路一的跟踪算法实现较为简单，但跟踪范围有限。此外，这些算法不能同时满足高动态和低信噪比条件的需求，具有一定的局限性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高动态载波组合环路跟踪方法及系统，充分考虑卫星通信中接收信号的多普勒频偏是一个高阶变量，实现更好的跟踪性能。

本发明所采用的第一技术方案是：一种高动态载波组合环路跟踪方法，包括以下步骤：

S1、获取中频信号；

S2、将中频信号与数控震荡器生成信号相乘进行相关调解，得到同相支路和正交支路；

S3、对同相支路和正交支路分别进行相干积分，得到增强信号；

S4、基于鉴频器和鉴相器分别对增强信号进行处理，得到鉴频信号和鉴相信号；

S5、将鉴频信号和鉴相信号经过环路滤波器后相乘进行权值调整；

S6、环路滤波器输出指导压控振荡器输出本地载波跟踪信号载波；

S7、返回步骤S2执行循环。

进一步，所述中频信号表达式如下：

上式中，A代表信号的幅度，f_IF代表中频信号的频率，f_d代表多普勒频偏，代表载波的相位，n(t)代表高斯白噪声。

进一步，所述对同相支路和正交支路分别进行相干积分，得到增强信号这一步骤，其具体包括：

对同相支路i_p(n)和正交支路q_p(n)分别进行相干积分，得到增强信号I_p(n_n)和Q_p(n_n)；

所述i_p(n)＝Acos[ω_e(n)t(n)+θ_e(n)]+n_i(n)；