專利名稱：一種基于snr的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種載波同步方法。
背景技術(shù)：
載波同步是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。通常情況下，假如載波同步的性能不好，信號解擴(kuò)和解調(diào)都不能很好的工作。高性能、高精度的載波同步系統(tǒng)能改善接收機(jī)靈明度。當(dāng)雙邊帶信號的載波相位誤差為A 0時，接收端信噪比(SNR)將降低至cos2 A 0倍。許多因素都會導(dǎo)致載波相位誤差，其中最主要的原因?yàn)槎嗥绽疹l移?？扑顾弓h(huán)通常被用于擴(kuò)頻通信中的載波頻率捕獲和跟蹤。盡管在對抗高斯白噪聲的時候有很好的表現(xiàn)，但這種方法無法勝任動態(tài)多普勒頻移情況。如果等價噪聲帶寬增加，頻率跟蹤范圍會相應(yīng)增加，但跟蹤精度卻降低了。如果只使用鎖頻環(huán)(FLL)的話，其動態(tài)范圍會比鎖相環(huán)(PLL)大。但由于鎖頻環(huán)只鎖定頻率，并不跟蹤相位變化，它的跟蹤精度就很低。通常來說，載波頻率跟蹤的精度和范圍這兩點(diǎn)是相互矛盾的。為了解決這個問題，我們使用鎖頻環(huán)跟蹤大的頻率偏移而鎖相環(huán)跟蹤小的頻率或相位偏移。當(dāng)數(shù)控振蕩器(NCO)輸出頻率與參考信號的頻率區(qū)別很大時，我們使用鎖頻環(huán)來調(diào)整NCO來減小這個偏差。當(dāng)偏差小于鎖相環(huán)間隔的時候會被迅速捕獲，這時頻率被最終鎖定?？偠灾涉i頻環(huán)進(jìn)行粗調(diào)，由鎖相環(huán)進(jìn)行最終鎖定。由此，載波跟蹤環(huán)路能同時滿足動態(tài)范圍和跟蹤精度。 對于高速信號傳輸系統(tǒng)的載波同步來說，它需要快速的調(diào)整和長的保持時間。這意味著FLL和PLL的調(diào)整時間很短，PLL的跟蹤時間要長。但當(dāng)接收信號是不規(guī)則的，即信噪比突變的情況下，PLL將保持錯誤跟蹤并嚴(yán)重影響調(diào)整時間。因此載波同步需要考慮信噪比。這就需要對接收端載波同步與SNR控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)接收端載波信號信噪比控制鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)的切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對擴(kuò)頻通信載波信號的快速準(zhǔn)確同步，從而提供一種基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步方法。一種基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的接收端接收到擴(kuò)頻信號后，同時執(zhí)行步驟二和步驟—■
---，步驟二、將接收到的擴(kuò)頻信號進(jìn)行捕獲；并執(zhí)行步驟二一 ；步驟二一、對步驟二中的捕獲成功次數(shù)是否到達(dá)預(yù)設(shè)值Ml ；M1為正整數(shù)；如果結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟二二 ；如果判斷結(jié)果為否，則返回執(zhí)行步驟二 ；步驟二二、對頻率控制字和相位控制字進(jìn)行初始化；并執(zhí)行步驟四；步驟三、將接收到的擴(kuò)頻信號進(jìn)行信噪比估算，獲得信噪比估算值；并執(zhí)行步驟四；
步驟四、判斷步驟三中獲得的信噪比估算值是否小于預(yù)設(shè)閾值M2，M2為正數(shù)；如果判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步驟二二 ；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟五；步驟五、在載波跟蹤回路中，判斷鑒相標(biāo)志字是否大于或等于1，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟五一；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟六；步驟五一、對擴(kuò)頻信號的相位進(jìn)行調(diào)整，并獲得調(diào)整后相位控制字；步驟五二、判斷步驟五一獲得的調(diào)整后相位控制字是否小于預(yù)設(shè)的第一門限值，如果判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步驟五；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟五三；步驟五三、設(shè)置鑒相標(biāo)志字為0，即切換為鎖頻環(huán)工作且鎖相環(huán)停用狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)的切換，完成一次基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步，并返回執(zhí)行步驟五；步驟六、對擴(kuò)頻信號的頻率進(jìn)行調(diào)整，并獲得調(diào)整后的頻率控制字；步驟六一、判斷步驟六獲得的調(diào)整后的頻率控制字是否小于預(yù)設(shè)的第二門限值，如果判斷結(jié)果為否，則返回執(zhí)行步驟五；如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟六三；步驟六三、設(shè)置鑒相標(biāo)志字為1，即切換為鎖相環(huán)工作且鎖頻環(huán)停用狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)的切換，完成一次基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步，并返回執(zhí)行步驟五；實(shí)現(xiàn)基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步的閉環(huán)控制。步驟三中所述將 接收到的擴(kuò)頻信號進(jìn)行信噪比估算，獲得信噪比估算值是采用信噪比計算模塊估算獲得的。本發(fā)明及一種無線通信中的載波跟蹤技術(shù)，大的動態(tài)范圍下采用鎖頻環(huán)路而高的跟蹤精度下采用鎖相環(huán)，通過估測接收信號信噪比完成鎖頻環(huán)和鎖相環(huán)切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻通信的載波同步。本發(fā)明可以廣泛用于實(shí)際的擴(kuò)頻系統(tǒng)并且能夠很好的對抗多普勒頻移。本發(fā)明能縮短載波環(huán)路捕捉和跟蹤的時間。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中的信號處理流程示意圖；圖2是鎖相環(huán)或鎖頻環(huán)的原理示意圖；圖3是數(shù)控振蕩器的FPGA實(shí)現(xiàn)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖1至圖3說明本具體實(shí)施方式
，一種基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的接收端接收到擴(kuò)頻信號后，同時執(zhí)行步驟二和步驟—■
---，步驟二、將接收到的擴(kuò)頻信號進(jìn)行捕獲；并執(zhí)行步驟二一 ；步驟二一、對步驟二中的捕獲成功次數(shù)是否到達(dá)預(yù)設(shè)值Ml ；M1為正整數(shù)；如果結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟二二 ；如果判斷結(jié)果為否，則返回執(zhí)行步驟二 ；步驟二二、對頻率控制字和相位控制字進(jìn)行初始化；并執(zhí)行步驟四；步驟三、將接收到的擴(kuò)頻信號進(jìn)行信噪比估算，獲得信噪比估算值；并執(zhí)行步驟四；步驟四、判斷步驟三中獲得的信噪比估算值是否小于預(yù)設(shè)閾值M2，M2為正數(shù)；如果判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步驟二二 ；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟五；
步驟五、在載波跟蹤回路中，判斷鑒相標(biāo)志字是否大于或等于1，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟五一；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟六；步驟五一、對擴(kuò)頻信號的相位進(jìn)行調(diào)整，并獲得調(diào)整后相位控制字；調(diào)整方法是將擴(kuò)頻信號的相位誤差信號和原相位控制字進(jìn)行累加，獲得更新后的相位控制字，從而控制產(chǎn)生更新后的相位信號。步驟五二、判斷步驟五一獲得的調(diào)整后相位控制字是否小于預(yù)設(shè)的第一門限值，如果判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步驟五；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟五三；步驟五三、設(shè)置鑒相標(biāo)志字為0，即切換為鎖頻環(huán)工作且鎖相環(huán)停用狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)的切換，完成一次基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步，并返回執(zhí)行步驟五；步驟六、對擴(kuò)頻信號的頻率進(jìn)行調(diào)整，并獲得調(diào)整后的頻率控制字；調(diào)整方法是將擴(kuò)頻信號的頻率誤差信號和原頻率控制字進(jìn)行累加，獲得更新后的頻率控制字，從而控制產(chǎn)生更新后的頻率信號。步驟六一、判斷步驟六獲得的調(diào)整后的頻率控制字是否小于預(yù)設(shè)的第二門限值，如果判斷結(jié)果為否，則 返回執(zhí)行步驟五；如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟六三；步驟六三、設(shè)置鑒相標(biāo)志字為1，即切換為鎖相環(huán)工作且鎖頻環(huán)停用狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)的切換，完成一次基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步，并返回執(zhí)行步驟五；實(shí)現(xiàn)基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步的閉環(huán)控制。步驟三中所述將 接收到的擴(kuò)頻信號進(jìn)行信噪比估算，獲得信噪比估算值是采用信噪比計算模塊估算獲得的。其中M1=20。M2=10。工作原理本發(fā)明提出一種根據(jù)估測接收信號信噪比切換鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)，以完成擴(kuò)頻通信載波同步的方法，具體流程如圖1所示。當(dāng)接收機(jī)收到擴(kuò)頻信號時，首先對擴(kuò)頻信號進(jìn)行捕獲，同時用信噪比計算模塊估算信噪比，若捕獲成功并且信噪比大于閾值，則初始化頻率和相位控制字，并進(jìn)行下一步的載波同步，否則繼續(xù)進(jìn)行捕獲。正常工作情況，載波跟蹤回路中，鑒相標(biāo)志字為I，鎖相環(huán)(PLL)工作而鎖頻環(huán)(FLL)停用。而當(dāng)相位誤差超過門限值時，即頻偏(fOTOT)超過PLL的跟蹤范圍(^ange)時，更改鑒相標(biāo)志字為0，F(xiàn)LL工作而PLL停用。而通常PLL工作的時間長，而切換過程中接收機(jī)是不能正常工作的。這個過程時間越快越好。一旦檢測到接收信號不正常，PLL信號應(yīng)立刻停用切換FLL工作。實(shí)際上當(dāng)接收信號不正常時，接收的誤比特率大幅增加，即SNR較低。因此，若能快速判讀出SNR異常，能很快實(shí)現(xiàn)PLL到FLL的切換。方法是給定一個閾值，如果判定接收信號SNR低于閾值，PLL停用并啟用FLL。下面首先介紹PLL及FLL的工作原理。假設(shè)調(diào)制方式為DQPSK。載波跟蹤環(huán)路包括FLL和PLL。這兩塊的模型圖相同，區(qū)別在于如圖2所示的頻率或相位檢波器。FLL或PLL包括三部分?jǐn)?shù)字環(huán)路濾波器，NCO和頻率或相位檢波器。頻率或相位檢波器用于鑒別本地載波和接收到的數(shù)字載波間的頻差或相差。數(shù)字環(huán)路濾波器是一個低通濾波器，被用于濾除環(huán)路中的噪聲，因?yàn)轭l差或相差信號是低通的。NCO是用來根據(jù)控制信息產(chǎn)生不同頻率的載波。相位檢波器這一部分的作用是使相位偏差為零。系統(tǒng)使用判決反饋回路，方法如下假設(shè)接收到的中頻信號Iin和Qin為
權(quán)利要求
1.一種基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步方法，其特征是它由以下步驟實(shí)現(xiàn) 步驟一、在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的接收端接收到擴(kuò)頻信號后，同時執(zhí)行步驟二和步驟三； 步驟二、將接收到的擴(kuò)頻信號進(jìn)行捕獲；并執(zhí)行步驟二一 ；步驟二一、判斷步驟二中的捕獲成功次數(shù)是否到達(dá)預(yù)設(shè)值Ml ；M1為正整數(shù)；如果結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟二二 ；如果判斷結(jié)果為否，則返回執(zhí)行步驟二 ；步驟二二、對頻率控制字和相位控制字進(jìn)行初始化；并執(zhí)行步驟四；步驟三、將接收到的擴(kuò)頻信號進(jìn)行信噪比估算，獲得信噪比估算值；并執(zhí)行步驟四； 步驟四、判斷步驟三中獲得的信噪比估算值是否小于預(yù)設(shè)閾值M2，M2為正數(shù)；如果判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步驟二二 ；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟五；步驟五、在載波跟蹤回路中，判斷鑒相標(biāo)志字是否大于或等于1，如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟五一；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟六；步驟五一、對擴(kuò)頻信號的相位進(jìn)行調(diào)整，并獲得調(diào)整后相位控制字；步驟五二、判斷步驟五一獲得的調(diào)整后相位控制字是否小于預(yù)設(shè)的第一門限值，如果判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步驟五；如果判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟五三；步驟五三、設(shè)置鑒相標(biāo)志字為0，即切換為鎖頻環(huán)工作且鎖相環(huán)停用狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)的切換，完成一次基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步，并返回執(zhí)行步驟五； 步驟六、對擴(kuò)頻信號的頻率進(jìn)行調(diào)整，并獲得調(diào)整后的頻率控制字；步驟六一、判斷步驟六獲得的調(diào)整后的頻率控制字是否小于預(yù)設(shè)的第二門限值，如果判斷結(jié)果為否，則返回執(zhí)行步驟五；如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟六三；步驟六三、設(shè)置鑒相標(biāo)志字為1，即切換為鎖相環(huán)工作且鎖頻環(huán)停用狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)的切換，完成一次基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步，并返回執(zhí)行步驟五；實(shí)現(xiàn)基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步的閉環(huán)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步方法，其特征在于步驟三中所述將接收到的擴(kuò)頻信號進(jìn)行信噪比估算，獲得信噪比估算值是采用信噪比計算模塊估算獲得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步方法，其特征在于 Ml=20。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步方法，其特征在于 M2=10。
全文摘要
一種基于SNR的擴(kuò)頻通信聯(lián)合載波同步方法，涉及一種載波同步方法。它是為了實(shí)現(xiàn)接收端載波信號信噪比控制鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)的切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對擴(kuò)頻通信載波信號的快速準(zhǔn)確同步。它在接收機(jī)收到擴(kuò)頻信號后，對擴(kuò)頻信號進(jìn)行捕獲，同時估算信噪比，當(dāng)捕獲成功并且信噪比大于閾值后，則初始化頻率和相位控制字。在載波跟蹤回路中，設(shè)置鑒相標(biāo)志字為1，鎖相環(huán)工作而鎖頻環(huán)停用。而當(dāng)相位誤差超過門限值時，設(shè)置鑒相標(biāo)志字為0，切換為FLL工作而PLL停用，從而實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)和鎖頻環(huán)的切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻通信的載波同步。本發(fā)明適用于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中。
文檔編號H04B1/7085GK103036589SQ20121056664
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者張佳巖, 馬永奎, 趙洪林, 白旭, 吳少川 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)