一种自适应噪声带宽的载波环路跟踪方法

摘要

本发明提供了一种自适应噪声带宽的载波环路跟踪方法，依次经过载波剥离、伪码精确剥离、相干积分、同相支路相干累加值均方差检测和噪声带宽自适应调整、鉴相、环路滤波和反馈控制载波NCO，将同相通道相干累加值的归一化均方差作为判断门限自适应地调整载波跟踪环路噪声带宽，可以实时地、较好地平衡动态应力变化和环路噪声对环路收敛情况的影响，有效改善环路收敛时间和收敛精度性能。

主权项

1.一种自适应噪声带宽的载波环路跟踪方法，其特征在于包括下述步骤：1)将从跟踪前端处理系统输入的数字中频信号与载波NCO输出的经过映射后的两路本地载波分别混频，形成同相、正交双通道信号；2)同相、正交双通道信号分别输入码跟踪环前端，在本地超前、即时、滞后支路伪码相关器中做相关，输出为六路相关结果；所述的超前和滞后支路分别比即时支路超前、滞后半码片；3)对即时支路相关器输出的两路相关结果分别做1ms-10ms的相干积分累加，分别输出两路相干累加值，然后清除积分器的各寄存单元，接着进行下一时段的积分，如此重复不断。4)同相支路相干累加值均方差检测和噪声带宽自适应调整，详细过程如下：a)接收同相通道相干累加值I_P并实时存储，将存储值进行N点采样后依次进行步骤b）中的归一化均方差计算和步骤c）中的门限判断，在此段时间内，将实时接收的I_P值直接传输至载波鉴相器，用PLL环路中最佳噪声带宽作为环路参数参与计算，PLL环路中最佳噪声带宽：${\left(B_n\right)}_{\mathrm{PLL}-\mathrm{optimum}}=\sqrt[7]{\frac{{\left(\left(2n\right)\frac{a}{3}\mathrm{\Delta f}\right)}^2}{\frac{1}{c/n_0}(1+\frac{1}{2\mathrm{Tc}/n_0}){\left(\frac{{\lambda }_L}{2\pi }\right)}^2}}$其中，a＝B_nω，ω为环路无阻尼振荡频率，Δf为起始频差，c/n₀为输入信号载噪比，T为相干积分时间，λ_L为载波信号波长；b)设需要统计的I_P采样值分别为{I_pi}，其中，i＝0,1,...,N-1，根据I_pi的正负号分别设定两个集合{I⁺}和{I^-}，满足下式$I_{\mathrm{pi}}\in \left\{\begin{array}{cc}{I}^{+},& I_{\mathrm{pi}}\ge 0\\ I^{-},& I_{\mathrm{pi}}<0\end{array}\right.$进一步设和为当前统计N点中集合{I⁺}和{I^-}中元素的个数，定义当前N点采样归一化均方差σ²为:${\sigma }^2=\frac{\mathrm{Var}\left(\right\{I^{+}\left\}\right)\times N_{I^{+}}+\mathrm{Var}\left(\right\{I^{-}\left\}\right)\times N_{I^{-}}}{E\left(\right\{I_{\mathrm{pi}}^2\left\}\right)\times N}$其中，$\mathrm{Var}\left(\right\{I^{+}\left\}\right)=\frac{1}{N_{I^{+}}}\underset{0}{\overset{N_{I^{+}}-1}{\Sigma }}{(I_i^{+}-E\left(\right\{I^{+}\left\}\right))}^2$$E\left(\right\{I^{+}\left\}\right)=\frac{1}{N_{I^{+}}}\underset{0}{\overset{N_{I^{+}}}{\Sigma }}{I}_i^{+}$$\mathrm{Var}\left(\right\{I^{-}\left\}\right)=\frac{1}{N_{I^{-}}}\underset{0}{\overset{N_{I^{-}}-1}{\Sigma }}{(I_i^{-}-E\left(\right\{I^{-}\left\}\right))}^2$$E\left(\right\{I^{-}\left\}\right)=\frac{1}{N_{I^{-}}}\underset{0}{\overset{N_{I^{-}}}{\Sigma }}{I}_i^{-}$$E\left(\right\{I_{\mathrm{pi}}^2\left\}\right)=\frac{1}{N}\underset{0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{I}_{\mathrm{pi}}$c)将上一步骤中计算出的归一化均方差与设定的门限进行比较：若在门限范围内，则与捕获后初始跟踪时的状态相同，仍选用由最小环路跟踪误差计算出的最佳噪声带宽；若大于门限上限，则增大噪声带宽，以应对动态应力变化；若小于门限下限，则减小噪声带宽，使环路锁定更加稳定；5)将经过步骤4)处理的实时存储的同相、正交通道相干累加值输入载波鉴相器，其输出即为载波跟踪环路输入的数字中频信号与本地载波的相位误差或相位误差的函数；6)载波鉴相器输出的相位误差或相位误差的函数输入到环路滤波器，用步骤4)中得到的自适应调整后的噪声带宽参与计算环路滤波器参数；7)环路滤波器的输出反馈给载波NCO，以相应增大或减小载波NCO产生的本地载波频率，至此完成一次环路操作，后跳回至步骤1)重复处理，直到载波鉴相器输出的相位误差为零时，判定环路稳定收敛。