基于相位估计与补偿的载波跟踪方法及其实现装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105954777A(43)申请公布日2016.09.21(21)申请号201610258347.5(22)申请日2016.04.22(71)申请人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号(72)发明人蒋伟张瑞松李星辰厉颖罗武(74)专利代理机构北京万象新悦知识产权代理事务所(普通合伙)11360代理人黄凤茹(51)Int.Cl.G01S19/29(2010.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称基于相位估计与补偿的载波跟踪方法及其实现装置(57)摘要本发明公布了一种基于相位估计与补偿的高精度载波跟踪方法及其实现装置，通过在L阶锁相环的输出端级联动态应力误差估计模块与补偿模块，通过将去除调制数据信息之后的N个符号累加求和后求其相角，将相角的M分之一作为动态应力误差的估计值，利用估计值对锁相环输出符号进行相位补偿，从而减小锁相环输出信号相位中的动态应力误差，达到L+1阶锁相环(高阶锁相环)的效果，可消除低阶多普勒效应的影响，使得基于相位估计与补偿的高精度载波跟踪方案的总的相位跟踪误差比较小。本发明提供装置结构简单，复杂度低，能够有效的提高的相位跟踪误差精度。CN105954777ACN105954777A权利要求书1/2页1.一种基于相位估计与补偿的载波跟踪方法，通过在锁相环输出端级联动态应力误差估计模块和动态应力误差补偿模块，消除锁相环输出信号相位中的动态应力误差；包括如下步骤：1)接收信号经过下变频，解扩之后送入锁相环，锁相环入口处第k个采样信号r(k)表示为：jθ(k)r(k)＝Ake+nk(式3)式3中，Ak为调制数据符号；nk为独立同分布的零均值加性复高斯随机变量；θ(k)为锁相环的入口信号第k个符号的载波相位；j为虚数的单位；2)将锁相环输出信号ro(k)表示为式4：其中，ro(k)为锁相环输出信号；n'k为独立同分布的零均值加性复高斯随机变量；为锁相环本地数字控制振荡器产生的载波相位；θerr(k)为残余误差相位，表示为式1：3)缓存ro(k)之前的锁相环输出的连续N个符号ro(k-N)～ro(k-1)，用于估计动态应力误差；锁相环输出信号ro(k)中含有数据调制信息；所述动态应力误差估计模块通过式5将数据调制信息去除之后估计动态应力误差：式5中，通过M次方操作将MPSK调制的数据信息去除，之后将N个符号累加求和，求其相角，并将其相角的M分之一作为动态应力误差的估计值，估计得到锁相环输出信号相位中的动态应力误差；4)利用动态应力误差的估计值通过式6对锁相环输出的第k个符号进行相位补偿：式6中，n″k为独立同分布的零均值加性复高斯随机变量；所述动态应力误差的补偿模块对锁相环输出的第k个符号进行相位补偿，以消除锁相环输出信号相位中的动态应力误差；由所述步骤1)～4)实现载波跟踪。2.如权利要求1所述基于相位估计与补偿的载波跟踪方法，其特征是，步骤1)所述接收信号为MPSK调制信号时，所述调制数据符号Ak通过式31得到：式31中，Ak为调制数据符号；j为虚数的单位。3.如权利要求2所述基于相位估计与补偿的载波跟踪方法，其特征是，当接收信号为BPSK调制的GPS信号时，所述调制数据符号Ak通过式31取M＝2计算得到。2CN105954777A权利要求书2/2页4.如权利要求1所述基于相位估计与补偿的载波跟踪方法，其特征是，步骤3)中，N的取值满足式7：式7中，N为用于估计动态应力误差的连续符号的数量；NT为动态应力误差估计模块的时间窗口；Bn为锁相环的等效环路噪声带宽。5.实现权利要求1～4所述基于相位估计与补偿的载波跟踪方法的装置，包括锁相环，所述锁相环包括鉴相器、环路滤波器和数字控制振荡器，其特征是，还包括用于估计出动态应力误差的动态应力误差估计模块和用于消除锁相环输出信号相位中的动态应力误差的动态应力误差补偿模块；在所述锁相环的输出端级联所述动态应力误差估计模块和所述动态应力误差补偿模块，消除低阶多普勒效应的影响，减小载波跟踪总的相位跟踪误差，由此达到有效提高相位跟踪误差精度的目的。3CN105954777A说明书1/5页基于相位估计与补偿的载波跟踪方法及其实现装置技术领域[0001]本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于相位估计与补偿的高精度载波跟踪方法及其实现装置。背景技术[0002]载波跟踪技术广泛应用于卫星通信、无线通信及卫星导航等领域。特别是在全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)中，载波跟踪技术是导航定位接收机基带处理部分的关键技术之一，载波跟踪环的相位跟踪精度在很大程度上决定着接收机的导航和定位精度。[0003]在通信和卫星导航系统的接收机中，载波