一種基于擴(kuò)頻體制的多址干擾抗錯(cuò)鎖判決方法
【專利摘要】一種基于擴(kuò)頻體制的多址干擾抗錯(cuò)鎖判決方法，分析和仿真?zhèn)未a互相關(guān)特性，結(jié)合多址干擾的幅度特性，設(shè)計(jì)出了一種判決結(jié)果穩(wěn)定可靠的多址假鎖判決和退出方法。與現(xiàn)有衛(wèi)星技術(shù)中采用功率控制技術(shù)和改進(jìn)偽碼捕獲策略等措施相比，本發(fā)明解決了弱信噪比下鎖定判決不準(zhǔn)、強(qiáng)信噪比環(huán)路容易假鎖的多址假鎖問(wèn)題，大大提高擴(kuò)頻偽碼捕獲和跟蹤的可靠性，在中低軌衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻抗錯(cuò)鎖方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種基于擴(kuò)頻體制的多址干擾抗錯(cuò)鎖判決方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于擴(kuò)頻體制的多址干擾抗錯(cuò)鎖判決方法，同時(shí)兼容單路信號(hào)和 多路多址擴(kuò)頻信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)偽碼相位假鎖自動(dòng)識(shí)別和系統(tǒng)退出重捕，主要在各類中低軌 衛(wèi)星擴(kuò)頻測(cè)控平臺(tái)上使用，屬于衛(wèi)星測(cè)控【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002] 在中強(qiáng)電平單路，偽碼相位對(duì)齊之前，互相關(guān)峰有可能大于捕獲門限出現(xiàn)假鎖。在 多址干擾條件下，多址干擾與本地碼間互相關(guān)峰值可能大于用信號(hào)自相關(guān)峰值，也會(huì)造成 擴(kuò)頻應(yīng)答機(jī)的錯(cuò)鎖。
[0003] 如果偽碼捕獲門限過(guò)高，可能檢測(cè)不到弱信號(hào)，捕獲時(shí)間太長(zhǎng)，也可能造成真鎖時(shí) 意外退出造成虛警。如果門限過(guò)低，則可能錯(cuò)鎖到互相關(guān)干擾峰值，環(huán)路假鎖狀態(tài)無(wú)法退 出。
[0004] 傳統(tǒng)的偽碼防錯(cuò)鎖技術(shù)雖然分析了偽碼的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，但是解決措 施停留在改進(jìn)偽碼自相關(guān)和互相關(guān)特性、功率控制技術(shù)和改進(jìn)偽碼的捕獲策略等，這些設(shè) 計(jì)存在以下不足：
[0005] 1)當(dāng)同族偽碼的相位和多項(xiàng)式給定時(shí)，偽碼的自相關(guān)和互相關(guān)特性就會(huì)確定，不 可能隨意增加碼長(zhǎng)或改變給定擴(kuò)頻偽碼的形式。
[0006] 2)功率控制技術(shù)是指降低干擾和有用信號(hào)功率比值，即干信比。但是干信比主要 考察單機(jī)抗干擾、抗偵收和抗截獲的能力，它是系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)要求，不能隨意降低干信比。
[0007] 3)改進(jìn)偽碼捕獲策略是指合理選擇捕獲門限，但未進(jìn)一步展開和詳盡理論分析， 缺乏基礎(chǔ)理論支撐和公式解析推導(dǎo)。
[0008] 隨著擴(kuò)頻測(cè)控體制在中低軌衛(wèi)星越來(lái)越多的應(yīng)用，多址干擾抗假鎖問(wèn)題日益突 出。傳統(tǒng)的偽碼防錯(cuò)鎖技術(shù)已然無(wú)法滿足擴(kuò)頻測(cè)控設(shè)備多址抗假鎖自動(dòng)識(shí)別和退出重捕的 可靠性要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于擴(kuò)頻體制的多 址干擾抗錯(cuò)鎖判決方法，分析和仿真?zhèn)未a互相關(guān)特性，結(jié)合多址干擾的幅度特性，設(shè)計(jì)出了 一種判決結(jié)果穩(wěn)定可靠的多址假鎖判決和退出方法，最大程度滿足衛(wèi)星對(duì)多址干擾抗假鎖 的功能要求。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于擴(kuò)頻體制的多址干擾抗錯(cuò)鎖判決方法，步驟 如下：
[0011] (1)對(duì)待輸入單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)和多路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)的互相關(guān)特性進(jìn)行仿真，得 到互相關(guān)曲線，查找互相關(guān)曲線中互相關(guān)峰的最大值，計(jì)算每?jī)蓚€(gè)最大互相關(guān)峰之間的偽 碼相位距離，并查找這些偽碼相位距離中的最大值，記為Na ;同時(shí)確定用于多址干擾抗假 鎖判決的偽碼個(gè)數(shù)Nb;
[0012] 所述單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)只包括被測(cè)信號(hào)；多路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)中每一路擴(kuò)頻偽碼的 多項(xiàng)式相同，但初始相位不同，符合同族碼特性，其中一路信號(hào)為被測(cè)信號(hào)，其余同族擴(kuò)頻 信號(hào)為多址干擾信號(hào)；所述多路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)中的被測(cè)信號(hào)與單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)相同；
[0013] (2)若擴(kuò)頻應(yīng)答機(jī)的輸入信號(hào)為單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)，則進(jìn)入步驟（3)，若擴(kuò)頻應(yīng)答 機(jī)的輸入信號(hào)為多路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)，則進(jìn)入步驟（13);
[0014] (3)完成單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)的偽碼和載波捕獲，獲得單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)的偽碼相 位和載波頻率，進(jìn)行偽碼和載波的跟蹤，進(jìn)入步驟（4);
[0015] 所述單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)中偽碼和載波的捕獲具體為：
[0016] 采取時(shí)域半碼片滑動(dòng)相關(guān)算法或頻域偽碼全相位相關(guān)捕獲算法，完成單路擴(kuò)頻偽 碼信號(hào)中偽碼相位和載波頻率的二維搜索，若單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)的載波頻譜最大自相關(guān)峰 值大于預(yù)設(shè)的捕獲門限，則本地信號(hào)的偽碼相位和輸入信號(hào)偽碼的偽碼相位相差小于半碼 片，輸入信號(hào)和本地信號(hào)的載波頻偏小于載波跟蹤環(huán)路帶寬；
[0017] 所述本地信號(hào)為擴(kuò)頻應(yīng)答機(jī)中用于相干解調(diào)而產(chǎn)生的包括擴(kuò)頻偽碼和載波頻率 的調(diào)制信號(hào)；
[0018] 所述載波跟蹤環(huán)路帶寬為描述載波自動(dòng)跟蹤能力的參數(shù)，若載波頻差小于或等于 環(huán)路帶寬，則載波跟蹤環(huán)路自動(dòng)調(diào)整本地載波NC0的頻率和相位，使得本地載波NC0的頻率 和相位與輸入信號(hào)相同，維持載波鎖定狀態(tài)，若載波頻差大于環(huán)路帶寬，則載波環(huán)路無(wú)法自 動(dòng)跟蹤輸入信號(hào)的頻率和相位，處于自由震蕩狀態(tài)；
[0019] (4)將步驟（3)中捕獲所得本地信號(hào)的偽碼相位作為當(dāng)前本地信號(hào)的跟蹤碼相 位，并分別產(chǎn)生與本地信號(hào)的偽碼相位相距半碼片的超前本地?cái)U(kuò)頻碼序列和滯后本地?cái)U(kuò)頻 碼序列；
[0020] 超前本地偽碼序列、當(dāng)前偽碼序列和滯后本地偽碼序列分別對(duì)單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào) 進(jìn)行求模二加運(yùn)算，完成輸入信號(hào)的解擴(kuò)功能，得到三組解擴(kuò)后的信號(hào)，進(jìn)入步驟（5);所 述當(dāng)前偽碼為本地信號(hào)；
[0021] (5)對(duì)步驟（4)中三組解擴(kuò)后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻，得到三組零中頻的相關(guān)值， 分別為超前相關(guān)值、當(dāng)前相關(guān)值和滯后相關(guān)值，每組相關(guān)值均包含同相項(xiàng)和正交項(xiàng)，分別對(duì) 三組相關(guān)值中的同相項(xiàng)和正交項(xiàng)進(jìn)行降速率相干積分累加，得到三組低速率相關(guān)值，進(jìn)入 步驟（6);
[0022] 所述降速相干積分累加是指將高速率的解擴(kuò)和下變頻后的信號(hào)進(jìn)行直接累加，累 加后的信號(hào)采樣頻率變低，信噪比提高，同時(shí)保留了原始信號(hào)的頻差信息；
[0023] (6)采取超前滯后碼環(huán)跟蹤實(shí)現(xiàn)偽碼相位跟蹤，所述偽碼跟蹤環(huán)是采取超前相關(guān) 值的平方和減去滯后相關(guān)值的平方和的方法得到碼環(huán)跟蹤相位誤差，碼環(huán)跟蹤相位誤差經(jīng) 過(guò)二階環(huán)濾波平滑濾波后，調(diào)整本地偽碼時(shí)鐘，使得本地偽碼時(shí)鐘和輸入偽碼時(shí)鐘同步相 干，偽碼環(huán)路跟蹤進(jìn)入碼環(huán)鎖定狀態(tài)；
[0024] 所述超前相關(guān)值的平方和為超前相關(guān)值中同相項(xiàng)的平方和正交相的平方之和；滯 后相關(guān)值的平方和為滯后相關(guān)值中同相項(xiàng)的平方和正交相的平方之和；所述碼環(huán)鎖定狀態(tài) 是指本地當(dāng)前偽碼相關(guān)值中同相項(xiàng)的平方和與正交項(xiàng)的平方之差小于預(yù)設(shè)的鎖定閾值；
[0025] (7)在碼環(huán)鎖定狀態(tài)下，計(jì)算本地信號(hào)的相關(guān)值，即當(dāng)前偽碼的同相項(xiàng)與正交項(xiàng)的 平方和，并以時(shí)間T1為周期，對(duì)當(dāng)前自相關(guān)峰進(jìn)行N1次積分累加，考慮截位求平均的比例 系數(shù)k，得到累加后當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值Rtk，進(jìn)入步驟（12);
[0026] (8)在碼環(huán)鎖定狀態(tài)下，對(duì)偽碼捕獲所得本地信號(hào)的偽碼相位進(jìn)行延遲，并取Nb 個(gè)延遲偽碼序列進(jìn)行解擴(kuò)計(jì)算，
[0027] 所述解擴(kuò)計(jì)算是指將Nb個(gè)延遲偽碼序列中每4個(gè)連續(xù)相位分成一組，一共分成Μ 組，即Nb = 4*Μ，每組中的4路延遲偽碼序列分別對(duì)單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)進(jìn)行求模二加運(yùn)算， 得到4路延遲偽碼解擴(kuò)信號(hào)；共得到Nb路延遲偽碼解擴(kuò)信號(hào)；
[0028] (9)對(duì)步驟⑶中Μ組延遲偽碼序列中每一組的4路延遲偽碼解擴(kuò)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字 下變頻和相干積分累加，得到四組包含同相項(xiàng)和正交項(xiàng)的延遲偽碼序列相關(guān)值；
[0029] (10)計(jì)算步驟（9)中四組包含同相項(xiàng)和正交項(xiàng)的延遲偽碼序列相關(guān)值中每一組 延遲偽碼序列的自相關(guān)峰Ri，即每一組延遲偽碼序列相關(guān)值中同相項(xiàng)和正交項(xiàng)的平方和， 并對(duì)自相關(guān)峰Ri進(jìn)行N2次積分累加，即以時(shí)間T2為周期，考慮截位求平均的比例系數(shù)，得 到每一組延遲偽碼序列對(duì)應(yīng)的互相關(guān)峰值Rik ;進(jìn)一步查找4個(gè)互相關(guān)峰值的最大值Rim ; 進(jìn)入步驟（11);
[0030] (11)在T1時(shí)間內(nèi)重復(fù)步驟（9)?步驟（10)，完成Μ組延遲偽碼序列的互相關(guān)峰 值計(jì)算和最大值搜索，得到Τ1時(shí)間內(nèi)Nb個(gè)延遲偽碼序列的互相關(guān)最大峰值Rim_max ;所述 T1 = T2*M ;進(jìn)入步驟（12);
[0031] (12)利用步驟（7)計(jì)算得到的當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值Rtk除以步驟（11)中得到的 Nb個(gè)延遲偽碼序列對(duì)應(yīng)的互相關(guān)最大峰值Rim_max，得到單路條件下的比例系數(shù)Kl_max ;
[0032] (13)當(dāng)輸入信號(hào)為多路擴(kuò)頻干擾信號(hào)時(shí)，只考慮多路擴(kuò)頻干擾信號(hào)中的被測(cè)信 號(hào)，重復(fù)上述步驟（3)?（12)，可得多址干擾條件下比例系數(shù)K2_max;
[0033] (14)綜合考慮輸入信號(hào)為單路擴(kuò)頻信號(hào)和多路擴(kuò)頻信號(hào)兩種條件，令抗假鎖門限 最大的比例系數(shù)K_max = min{Kl_max, K2_max}，同時(shí)取1 < Kc < K_max，則假鎖門限的取 值為 Rfk = KcXRim_max ;
[0034] (15)完成輸入信號(hào)抗錯(cuò)鎖判決；若當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值Rtk大于多址門限Rfk，則 當(dāng)前跟蹤的偽碼相位和載波頻率結(jié)果正確，進(jìn)入步驟（16);否則當(dāng)前跟蹤的偽碼相位和載 波頻率結(jié)果錯(cuò)誤，則進(jìn)入偽碼相位和載波頻率重新捕獲狀態(tài)，進(jìn)入步驟（3);
[0035] (16)對(duì)偽碼相位和載波相位跟蹤結(jié)果正確的輸入信號(hào)進(jìn)行位同步、信道譯碼和幀 同步，完成輸入信號(hào)的解調(diào)，得到輸入信號(hào)中的遙控和測(cè)距信息。
[0036] 所述步驟⑴中Na和Nb均為自然數(shù)，且Nb大于2倍的Na。
[0037] 所述步驟（7)中考慮截位求平均的比例系數(shù)k，得到累加后當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值 Rtk,具體為：
[0038] 考慮截位求平均比例系數(shù)以后的當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值由公式：
[0039] RTK = k*RTK/
[0040] 給出，其中，RTK'為直接累加后當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值，k為截位求平均的比例系 數(shù)，k = 1/2N，其中，N為當(dāng)前自相關(guān)峰累加后舍棄的低有效位的位數(shù)。
[0041] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
[0042] (1)本發(fā)明通過(guò)仿真分析給出了擴(kuò)頻偽碼互相關(guān)峰最大值間隔的最長(zhǎng)偽碼相位距 離為Na個(gè)碼相位，明確提出了利用互相關(guān)峰特性進(jìn)行有效多址假鎖判斷的最小必要碼相 位間距，多址假鎖判定時(shí)不必進(jìn)行整個(gè)偽碼全相位的互相關(guān)峰值搜索，大大減少了偽碼相 位搜索空間，簡(jiǎn)化了多址假鎖判定的邏輯實(shí)現(xiàn)過(guò)程；
[0043] (2)本發(fā)明采取當(dāng)前跟蹤PN延遲Nb個(gè)碼相位進(jìn)行多址假鎖判定，當(dāng)前跟蹤PN延 遲直接延遲，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單方便，占用資源少；
[0044] (3)本發(fā)明給出了利用偽碼互相關(guān)特性進(jìn)行多址干擾抗措施判決方法的邏輯框 圖，結(jié)合多址干擾信號(hào)的幅度特性，首次明確了單路擴(kuò)頻信號(hào)和多址干擾信號(hào)統(tǒng)一的合理 的抗錯(cuò)鎖判決門限設(shè)置方法；
[0045] (4)本發(fā)明提出了基于擴(kuò)頻體制的多址干擾抗錯(cuò)鎖判決邏方法，解決了強(qiáng)信號(hào)擴(kuò) 頻應(yīng)答機(jī)錯(cuò)鎖，弱信號(hào)捕獲時(shí)間太長(zhǎng)的技術(shù)難題，突破了擴(kuò)頻體制的多址干擾抗錯(cuò)鎖的技 術(shù)瓶頸，保證了捕獲和跟蹤的擴(kuò)頻偽碼相位的正確性。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0046] 圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0047] 圖2為本發(fā)明的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0049] 擴(kuò)頻測(cè)控因其良好的抗干擾、抗截獲和抗偵收性能，在衛(wèi)星測(cè)控領(lǐng)域得到了廣泛 應(yīng)用。為了滿足多站測(cè)定軌需求，擴(kuò)頻測(cè)控上行一般是多路測(cè)距信號(hào)和一路遙控信號(hào)，遙控 偽碼和測(cè)距偽碼為同族的GOLD碼，多路互相影響形成多址干擾。
[0050] 當(dāng)多項(xiàng)式和初相給定后，偽碼自相關(guān)和互相關(guān)特性也就會(huì)確定。建立在偽碼自相 關(guān)和互相關(guān)特性仿真分析基礎(chǔ)上，需要設(shè)置多址假鎖判決和退出邏輯。當(dāng)系統(tǒng)完成偽碼和 載波捕獲后，在偽碼跟蹤過(guò)程中，利用多址干擾抗假鎖判決方法，進(jìn)行捕獲偽碼相位正確性 的可靠自動(dòng)識(shí)別。
[0051] 如圖1所示為本發(fā)明的流程圖，圖2所示為本發(fā)明的原理框圖，由圖1和圖2可知， 本發(fā)明提出的一種基于擴(kuò)頻體制的多址干擾抗錯(cuò)鎖判決方法，實(shí)施步驟如下：
[0052] (1)對(duì)待輸入單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)和多路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)的互相關(guān)特性進(jìn)行仿真，得 到互相關(guān)曲線，查找互相關(guān)曲線中互相關(guān)峰的最大值，計(jì)算每?jī)蓚€(gè)最大互相關(guān)峰之間的偽 碼相位距離，并查找這些偽碼相位距離中的最大值，記為Na (27個(gè)）；同時(shí)確定用于多址干 擾抗假鎖判決的偽碼個(gè)數(shù)Nb (80個(gè)），所述Na和Nb為自然數(shù)，Nb大于2倍的Na ;
[0053] 所述偽碼自相關(guān)和互相關(guān)特性是指擴(kuò)頻偽碼自相關(guān)峰是否等于N = ?-l (r = 10)，互相關(guān)峰是否等于-l，-(2(rt)/2+l)和（2fr+1) /2-l)三組值。
[0054] 所述單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)只包括被測(cè)信號(hào)；所述多路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)是指每一路擴(kuò)頻 偽碼的多項(xiàng)式相同，但初始相位不同，符合同族碼特性，其中一路信號(hào)為被測(cè)信號(hào)，其余同 族擴(kuò)頻信號(hào)為多址干擾信號(hào)；所述多路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)中的被測(cè)信號(hào)與單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)相 同；
[0055] (2)若擴(kuò)頻應(yīng)答機(jī)的輸入信號(hào)為單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)，則進(jìn)入步驟（3)，若擴(kuò)頻應(yīng)答 機(jī)的輸入信號(hào)為多路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)，則進(jìn)入步驟（13);
[0056] 多址干擾信號(hào)功率和被測(cè)信號(hào)功率的比值稱為干信比Ji (單位dB)。在背景型號(hào) 中，干信比為15dB，對(duì)應(yīng)幅度增量為5. 6倍；
[0057] (3)完成單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)的偽碼和載波捕獲，獲得單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)的偽碼相 位和載波頻率，進(jìn)行偽碼和載波跟蹤，進(jìn)入步驟（4)和步驟（8);
[0058] 所述單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)中偽碼和載波的捕獲具體為：
[0059] 采取時(shí)域半碼片滑動(dòng)相關(guān)算法或頻域偽碼全相位相關(guān)捕獲算法，完成單路擴(kuò)頻偽 碼信號(hào)中偽碼相位和載波頻率的二維搜索，若單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)的載波頻譜最大自相關(guān)峰 值大于預(yù)設(shè)的捕獲門限，本地信號(hào)的偽碼相位和輸入信號(hào)偽碼的偽碼相位相差小于半碼 片，輸入信號(hào)和本地信號(hào)的載波頻偏小于載波跟蹤環(huán)路帶寬；
[0060] 所述本地信號(hào)為擴(kuò)頻應(yīng)答機(jī)中用于相干解調(diào)而產(chǎn)生的擴(kuò)頻偽碼和載波頻率；
[0061] 所述載波跟蹤環(huán)路帶寬為描述載波自動(dòng)跟蹤能力的技術(shù)參數(shù)，當(dāng)載波頻差小于環(huán) 路帶寬時(shí)，載波跟蹤環(huán)路可以自動(dòng)調(diào)整本地載波NC0的頻率和相位，使得本地載波NC0的頻 率和相位與輸入信號(hào)相同，維持載波鎖定狀態(tài)，否則載波環(huán)路無(wú)法自動(dòng)跟蹤輸入信號(hào)的頻 率和相位，處于自由震蕩狀態(tài)；
[0062] (4)將步驟（3)中捕獲所得本地信號(hào)的偽碼相位作為當(dāng)前本地信號(hào)的跟蹤碼相 位，并分別產(chǎn)生與本地信號(hào)的偽碼相位相距半碼片的超前本地?cái)U(kuò)頻碼序列和滯后本地?cái)U(kuò)頻 碼序列；
[0063] 超前本地偽碼序列、當(dāng)前偽碼序列和滯后本地偽碼序列分別對(duì)單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào) 進(jìn)行求模二加運(yùn)算，完成輸入信號(hào)的解擴(kuò)功能，得到三組解擴(kuò)后的信號(hào)，進(jìn)入步驟（5);所 述當(dāng)前偽碼為本地信號(hào)；
[0064] (5)對(duì)步驟（4)中三組解擴(kuò)后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻，分別得到零中頻的三組相 關(guān)值，分別為超前相關(guān)值、當(dāng)前相關(guān)值和滯后相關(guān)值，每組相關(guān)值均包含同相項(xiàng)和正交項(xiàng)， 分別對(duì)三組相關(guān)值中的同相項(xiàng)和正交項(xiàng)進(jìn)行降速率相干積分累加，采樣時(shí)鐘降至fts (KHz/ s)，得到超前Ei/Eq，當(dāng)前Pi/Pq和滯后Li/Lq三組低速率的相關(guān)值，進(jìn)入步驟（6);
[0065] 所述降速相干積分累加是指將高速率（AD采樣時(shí)鐘，55MHz/s)的解擴(kuò)和下變頻后 的信號(hào)進(jìn)行直接累加，累加后信號(hào)采樣頻率變低（環(huán)路跟蹤速率，16KHz/s)，信噪比提高， 同時(shí)保留了原始信號(hào)的頻差信息；
[0066] (6)采取超前滯后DTTL碼碼環(huán)跟蹤實(shí)現(xiàn)偽碼相位跟蹤；所述偽碼跟蹤環(huán)是采取超 前相關(guān)值（Ei/Eq)的平方和減去滯后相關(guān)值（Li/Lq)的平方和的方法得到碼環(huán)跟蹤相位誤 差，碼環(huán)跟蹤相位誤差經(jīng)過(guò)二階環(huán)濾波平滑濾波后，調(diào)整本地偽碼時(shí)鐘，使得本地偽碼時(shí)鐘 和輸入偽碼時(shí)鐘同步相干，偽碼環(huán)路跟蹤進(jìn)入碼環(huán)鎖定狀態(tài)；
[0067] 所述超前相關(guān)值的平方和為超前相關(guān)值中同相項(xiàng)的平方和正交相的平方之和；滯 后相關(guān)值的平方和為滯后相關(guān)值中同相項(xiàng)的平方和正交相的平方之和；所述碼環(huán)鎖定狀態(tài) 是指本地當(dāng)前偽碼相關(guān)值中同相項(xiàng)的平方和與正交項(xiàng)的平方之差小于預(yù)設(shè)的鎖定閾值； [0068] (7)在碼環(huán)鎖定狀態(tài)下，計(jì)算本地信號(hào)的相關(guān)值（Pi/Pq)，即當(dāng)前偽碼的同相項(xiàng)與 正交項(xiàng)的平方和Ra，并對(duì)當(dāng)前自相關(guān)峰進(jìn)行N1次（8000次）積分累加，即以時(shí)間T1 (500ms) 為周期，考慮到截位求平均的比例系數(shù)1/Κ1(1/2~9)，得到累加后當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值 Rtk，進(jìn)入步驟（12);
[0069] 所述截位求平均是指為防止N1次積分累加后的相關(guān)值太大，有效位寬太多，為簡(jiǎn) 化計(jì)算和比較過(guò)程而使自相關(guān)峰值Rtk取累加后相關(guān)值的高有效位，舍棄的低有效位（比 如9位）即為進(jìn)行截位求平均的比例系數(shù)；具體為：考慮截位求平均比例系數(shù)以后的當(dāng)前 偽碼自相關(guān)峰值由公式：
[0070] RTK = k*RTK/
[0071] 給出，其中，RTK'為直接累加后當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值，k為截位求平均的比例系 數(shù)，k = 1/2N，其中，N為當(dāng)前自相關(guān)峰累加后舍棄的低有效位的位數(shù)。
[0072] (8)在碼環(huán)鎖定狀態(tài)下，對(duì)偽碼捕獲所得本地信號(hào)的偽碼相位進(jìn)行延遲，并取Nb 個(gè)延遲偽碼序列進(jìn)行解擴(kuò)計(jì)算，
[0073] 所述解擴(kuò)計(jì)算是指將Nb個(gè)延遲偽碼序列中每4個(gè)連續(xù)相位分成一組，一共分成Μ 組（20組），即Nb = 4*Μ，每組中的4路延遲偽碼序列分別對(duì)單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)進(jìn)行求模二 加運(yùn)算，得到4路延遲偽碼解擴(kuò)信號(hào)；共得到Nb路延遲偽碼解擴(kuò)信號(hào)；
[0074] (9)對(duì)步驟⑶中Μ組延遲偽碼序列中每一組的4路延遲偽碼解擴(kuò)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字 下變頻和相干積分累加，采樣時(shí)鐘同樣降至fts(16KH Z/S)，得到四組包含同相項(xiàng)和正交項(xiàng) 的延遲偽碼序列相關(guān)值（Lri/Lrq);
[0075] (10)計(jì)算步驟（9)中四組包含同相項(xiàng)和正交項(xiàng)的延遲偽碼序列相關(guān)值（Lri/Lrq) 中每一組延遲偽碼序列的自相關(guān)峰Ri，即每一組延遲偽碼序列相關(guān)值中同相項(xiàng)和正交項(xiàng)的 平方和，并對(duì)自相關(guān)峰Ri進(jìn)行N2次（400次）積分累加，即以時(shí)間T2 (25ms)為周期，考慮 到截位求平均的比例系數(shù)1/Κ2(1/2~5)，得到每一組延遲偽碼序列對(duì)應(yīng)的互相關(guān)峰值Rik ; 進(jìn)一步查找4個(gè)互相關(guān)峰值的最大值Rim;進(jìn)入步驟（11);
[0076] (11) T1時(shí)間內(nèi)重復(fù)步驟（9)?步驟（10)，完成Μ組延遲偽碼序列的互相關(guān)峰值計(jì) 算和最大值搜索，得到Τ1時(shí)間內(nèi)Nb個(gè)延遲偽碼序列的互相關(guān)最大峰值Rim_max ;所述Τ1 = T2*M ;進(jìn)入步驟（12);
[0077] (12)利用步驟（7)計(jì)算得到的當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值Rtk除以步驟（11)中得到的 Nb個(gè)延遲偽碼序列對(duì)應(yīng)的互相關(guān)最大峰值Rim_max，得到單路條件下的比例系數(shù)Kl_max ;
[0078] (13)當(dāng)輸入信號(hào)為多路擴(kuò)頻干擾信號(hào)時(shí)，只考慮多路擴(kuò)頻干擾信號(hào)中的被測(cè)信 號(hào)，重復(fù)上述步驟（3)?（12)，可得多址干擾條件下比例系數(shù)K2_max;
[0079] (14)綜合考慮輸入信號(hào)為單路擴(kuò)頻信號(hào)和多路擴(kuò)頻信號(hào)兩種條件，令抗假鎖門限 最大的比例系數(shù)K_max = min{Kl_max, K2_max}，同時(shí)取1 < Kc < K_max，則假鎖門限的取 值為 Rfk = KcXRim_max ;
[0080] (15)若當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值Rtk大于多址門限Rfk，則當(dāng)前跟蹤的偽碼相位和載 波頻率結(jié)果正確，進(jìn)入步驟（16);否則當(dāng)前跟蹤的偽碼相位和載波頻率結(jié)果錯(cuò)誤，則進(jìn)入 偽碼相位和載波頻率重新捕獲狀態(tài)，進(jìn)入步驟（3);完成輸入信號(hào)抗錯(cuò)鎖判決；
[0081] (16)對(duì)偽碼相位和載波相位跟蹤結(jié)果正確的輸入信號(hào)進(jìn)行位同步、信道譯碼和幀 同步，完成輸入信號(hào)的解調(diào)，得到輸入信號(hào)中的遙控和測(cè)距信息。
[0082]目前在已發(fā)射型號(hào)衛(wèi)星上使用該方法，經(jīng)過(guò)整星測(cè)試表明，應(yīng)用了本發(fā)明方法后， 滿足了擴(kuò)頻測(cè)控體制下的多址干擾抗錯(cuò)鎖功能要求，大大提高了偽碼和載波捕獲的可靠性 和準(zhǔn)確性，有效地保障了測(cè)控鏈路可靠建立和數(shù)據(jù)傳輸需求。
[0083] 本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于擴(kuò)頻體制的多址干擾抗錯(cuò)鎖判決方法，其特征在于步驟如下： (1) 對(duì)待輸入單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)和多路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)的互相關(guān)特性進(jìn)行仿真，得到互 相關(guān)曲線，查找互相關(guān)曲線中互相關(guān)峰的最大值，計(jì)算每?jī)蓚€(gè)最大互相關(guān)峰之間的偽碼相 位距離，并查找這些偽碼相位距離中的最大值，記為Na ;同時(shí)確定用于多址干擾抗假鎖判 決的偽碼個(gè)數(shù)Nb ; 所述單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)只包括被測(cè)信號(hào)；多路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)中每一路擴(kuò)頻偽碼的多項(xiàng) 式相同，但初始相位不同，符合同族碼特性，其中一路信號(hào)為被測(cè)信號(hào)，其余同族擴(kuò)頻信號(hào) 為多址干擾信號(hào)；所述多路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)中的被測(cè)信號(hào)與單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)相同； (2) 若擴(kuò)頻應(yīng)答機(jī)的輸入信號(hào)為單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)，則進(jìn)入步驟（3)，若擴(kuò)頻應(yīng)答機(jī)的 輸入信號(hào)為多路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)，則進(jìn)入步驟（13); (3) 完成單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)的偽碼和載波捕獲，獲得單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)的偽碼相位和 載波頻率，進(jìn)行偽碼和載波的跟蹤，進(jìn)入步驟（4); 所述單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)中偽碼和載波的捕獲具體為： 采取時(shí)域半碼片滑動(dòng)相關(guān)算法或頻域偽碼全相位相關(guān)捕獲算法，完成單路擴(kuò)頻偽碼信 號(hào)中偽碼相位和載波頻率的二維搜索，若單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)的載波頻譜最大自相關(guān)峰值大 于預(yù)設(shè)的捕獲門限，則本地信號(hào)的偽碼相位和輸入信號(hào)偽碼的偽碼相位相差小于半碼片， 輸入信號(hào)和本地信號(hào)的載波頻偏小于載波跟蹤環(huán)路帶寬； 所述本地信號(hào)為擴(kuò)頻應(yīng)答機(jī)中用于相干解調(diào)而產(chǎn)生的包括擴(kuò)頻偽碼和載波頻率的調(diào) 制信號(hào)； 所述載波跟蹤環(huán)路帶寬為描述載波自動(dòng)跟蹤能力的參數(shù)，若載波頻差小于或等于環(huán)路 帶寬，則載波跟蹤環(huán)路自動(dòng)調(diào)整本地載波NCO的頻率和相位，使得本地載波NCO的頻率和相 位與輸入信號(hào)相同，維持載波鎖定狀態(tài)，若載波頻差大于環(huán)路帶寬，則載波環(huán)路無(wú)法自動(dòng)跟 蹤輸入信號(hào)的頻率和相位，處于自由震蕩狀態(tài)； (4) 將步驟（3)中捕獲所得本地信號(hào)的偽碼相位作為當(dāng)前本地信號(hào)的跟蹤碼相位，并 分別產(chǎn)生與本地信號(hào)的偽碼相位相距半碼片的超前本地?cái)U(kuò)頻碼序列和滯后本地?cái)U(kuò)頻碼序 列； 超前本地偽碼序列、當(dāng)前偽碼序列和滯后本地偽碼序列分別對(duì)單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)進(jìn)行 求模二加運(yùn)算，完成輸入信號(hào)的解擴(kuò)功能，得到三組解擴(kuò)后的信號(hào)，進(jìn)入步驟（5);所述當(dāng) 前偽碼為本地信號(hào)； (5) 對(duì)步驟（4)中三組解擴(kuò)后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻，得到三組零中頻的相關(guān)值，分別 為超前相關(guān)值、當(dāng)前相關(guān)值和滯后相關(guān)值，每組相關(guān)值均包含同相項(xiàng)和正交項(xiàng)，分別對(duì)三組 相關(guān)值中的同相項(xiàng)和正交項(xiàng)進(jìn)行降速率相干積分累加，得到三組低速率相關(guān)值，進(jìn)入步驟 (6)； 所述降速相干積分累加是指將高速率的解擴(kuò)和下變頻后的信號(hào)進(jìn)行直接累加，累加后 的信號(hào)采樣頻率變低，信噪比提高，同時(shí)保留了原始信號(hào)的頻差信息； (6) 采取超前滯后碼環(huán)跟蹤實(shí)現(xiàn)偽碼相位跟蹤，所述偽碼跟蹤環(huán)是采取超前相關(guān)值的 平方和減去滯后相關(guān)值的平方和的方法得到碼環(huán)跟蹤相位誤差，碼環(huán)跟蹤相位誤差經(jīng)過(guò)二 階環(huán)濾波平滑濾波后，調(diào)整本地偽碼時(shí)鐘，使得本地偽碼時(shí)鐘和輸入偽碼時(shí)鐘同步相干，偽 碼環(huán)路跟蹤進(jìn)入碼環(huán)鎖定狀態(tài)； 所述超前相關(guān)值的平方和為超前相關(guān)值中同相項(xiàng)的平方和正交相的平方之和；滯后相 關(guān)值的平方和為滯后相關(guān)值中同相項(xiàng)的平方和正交相的平方之和；所述碼環(huán)鎖定狀態(tài)是指 本地當(dāng)前偽碼相關(guān)值中同相項(xiàng)的平方和與正交項(xiàng)的平方之差小于預(yù)設(shè)的鎖定閾值； (7) 在碼環(huán)鎖定狀態(tài)下，計(jì)算本地信號(hào)的相關(guān)值，即當(dāng)前偽碼的同相項(xiàng)與正交項(xiàng)的平方 和，并以時(shí)間T1為周期，對(duì)當(dāng)前自相關(guān)峰進(jìn)行N1次積分累加，考慮截位求平均的比例系數(shù) k，得到累加后當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值Rtk，進(jìn)入步驟（12); (8) 在碼環(huán)鎖定狀態(tài)下，對(duì)偽碼捕獲所得本地信號(hào)的偽碼相位進(jìn)行延遲，并取Nb個(gè)延 遲偽碼序列進(jìn)行解擴(kuò)計(jì)算， 所述解擴(kuò)計(jì)算是指將Nb個(gè)延遲偽碼序列中每4個(gè)連續(xù)相位分成一組，一共分成Μ組， 即Nb = 4柳，每組中的4路延遲偽碼序列分別對(duì)單路擴(kuò)頻偽碼信號(hào)進(jìn)行求模二加運(yùn)算，得到 4路延遲偽碼解擴(kuò)信號(hào)；共得到Nb路延遲偽碼解擴(kuò)信號(hào)； (9) 對(duì)步驟（8)中Μ組延遲偽碼序列中每一組的4路延遲偽碼解擴(kuò)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變 頻和相干積分累加，得到四組包含同相項(xiàng)和正交項(xiàng)的延遲偽碼序列相關(guān)值； (10) 計(jì)算步驟（9)中四組包含同相項(xiàng)和正交項(xiàng)的延遲偽碼序列相關(guān)值中每一組延遲 偽碼序列的自相關(guān)峰Ri，即每一組延遲偽碼序列相關(guān)值中同相項(xiàng)和正交項(xiàng)的平方和，并對(duì) 自相關(guān)峰Ri進(jìn)行N2次積分累加，即以時(shí)間T2為周期，考慮截位求平均的比例系數(shù)，得到每 一組延遲偽碼序列對(duì)應(yīng)的互相關(guān)峰值Rik ;進(jìn)一步查找4個(gè)互相關(guān)峰值的最大值Rim ;進(jìn)入 步驟（11); (11) 在T1時(shí)間內(nèi)重復(fù)步驟（9)?步驟（10)，完成Μ組延遲偽碼序列的互相關(guān)峰值計(jì) 算和最大值搜索，得到Τ1時(shí)間內(nèi)Nb個(gè)延遲偽碼序列的互相關(guān)最大峰值Rim_max ;所述Τ1 = T2*M ;進(jìn)入步驟（12); (12) 利用步驟（7)計(jì)算得到的當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值Rtk除以步驟（11)中得到的Nb個(gè) 延遲偽碼序列對(duì)應(yīng)的互相關(guān)最大峰值Rim_max，得到單路條件下的比例系數(shù)Kl_max ; (13) 當(dāng)輸入信號(hào)為多路擴(kuò)頻干擾信號(hào)時(shí)，只考慮多路擴(kuò)頻干擾信號(hào)中的被測(cè)信號(hào)，重 復(fù)上述步驟（3)?（12)，可得多址干擾條件下比例系數(shù)K2_max ; (14) 綜合考慮輸入信號(hào)為單路擴(kuò)頻信號(hào)和多路擴(kuò)頻信號(hào)兩種條件，令抗假鎖門限最大 的比例系數(shù)K_max = min{Kl_max, K2_max}，同時(shí)取1 < Kc < K_max，則假鎖門限的取值為 Rfk = KcXRim-max ; (15) 完成輸入信號(hào)抗錯(cuò)鎖判決；若當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值Rtk大于多址門限Rfk，則當(dāng)前 跟蹤的偽碼相位和載波頻率結(jié)果正確，進(jìn)入步驟（16);否則當(dāng)前跟蹤的偽碼相位和載波頻 率結(jié)果錯(cuò)誤，則進(jìn)入偽碼相位和載波頻率重新捕獲狀態(tài)，進(jìn)入步驟（3); (16) 對(duì)偽碼相位和載波相位跟蹤結(jié)果正確的輸入信號(hào)進(jìn)行位同步、信道譯碼和幀同 步，完成輸入信號(hào)的解調(diào)，得到輸入信號(hào)中的遙控和測(cè)距信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于擴(kuò)頻體制的多址干擾抗錯(cuò)鎖判決方法，其特征在 于：所述步驟⑴中Na和Nb均為自然數(shù)，且Nb大于2倍的Na。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于擴(kuò)頻體制的多址干擾抗錯(cuò)鎖判決方法，其特征在 于：所述步驟（7)中考慮截位求平均的比例系數(shù)k，得到累加后當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值Rtk，具 體為： 考慮截位求平均比例系數(shù)以后的當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值由公式： RTK = k*RTK/ 給出，其中，RTK'為直接累加后當(dāng)前偽碼自相關(guān)峰值，k為截位求平均的比例系數(shù)，k =1/2N，其中，N為當(dāng)前自相關(guān)峰累加后舍棄的低有效位的位數(shù)。
【文檔編號(hào)】H04B1/7103GK104143997SQ201410353177
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】趙鴻, 呂晶晶, 孫重磊, 楊瑜波, 聶少軍 申請(qǐng)人:西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所