[发明专利]一种高动态条件下接收机的信号接收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术，尤其涉及一种高动态条件下接收机的信号接收方法。

背景技术

高动态环境即接收机进行PVT(位置position、速度Velocity、时间time)解算的环境处于高速度(不低于8km/h)、高加速度(不低于20g)、或者高加加速度(不低于2g)的运动当中。在此条件下，一般的接收机无法满足要求，因为高速率带来50KHz以上的载波多普勒频移，从而导致一般接收机的载波环路失锁，无法解调出导航电文；并且高动态带来的多普勒频率大范围抖动，要求加宽环路带宽，降低工作信噪比，其代价降低环路跟踪精度；同时它也使伪随机码产生动态时延，导致码环失锁，因此，针对这种场景，接收机必须优化捕获跟踪算法。

飞机、卫星等高速移动体的应用与服务范围越来越大，但它们在高动态下的信号捕获仍存在问题。在高动态条件下，接收机接收载波信号具有较大的多普勒频偏以及很高的多普勒变化率，影响了信号的有效捕获。为了完成大动态直扩信号的捕获，必须准确、快速地捕获多普勒频率及其变化率和伪码相位。

DLL即Delay Lock Loop延迟锁定环，主要是用于产生一个精准的时间延迟delay，且这个延迟不随外界条件如温度、电压的变化而改变，这个delay是对输入信号的周期做精确的等分出来的。

而PLL即Phase lock loop锁相环，主要是根据一个输入时钟产生出一个与输入时钟信号的倍/除频时钟，其中倍频时钟和输入、输出时钟是最主要的应用。

FLL即Frequency lock loop锁频环，实质上就是动态运用的自动频率微调电路，用于频率精确跟踪。

在接收机中，锁频环(FLL)产生一个正弦载波，并保持其频率和接收的载波频率一致，代替锁相环作为跟踪滤波器来跟踪卫星等大动态参数目标，或相位急剧变化的信号。延迟锁定环(DLL)使码相位的初始估计值更加精确，并跟踪未来的变化。锁相环(PLL)在信号捕获之后，负责精确的相位跟踪。

在高动态环境中，由于载体的动态变化范围大，信号能量、频率等迅速变化，使得所发射信号的信噪比变化范围，多普勒频移，一次变化率，甚至二次变化率都比较大，这就带来了如下具体问题。

1)高动态使伪码产生动态时延和码片宽度变化，使得接收机的码延时锁定环容易失锁，而且重新捕获时间长；同时对于测距信号，无法正确估计码延时，影响测距精度。

2)高动态使载波信号产生较大的多普勒频移，若使接收机的载波锁相环能够保持锁定，就必须增加环路滤波器的带宽。这样会使宽带噪声窜入，当噪声电平增加到超过环路门限时，就会使载波跟踪失锁；若不增加载波锁相环的环路带宽，则载波多普勒频移常常会超过锁相环的捕获带，这样也不能保证对载波的可靠捕获和跟踪。

3)伪码跟踪失锁以及载波跟踪失锁也使调制数据无法恢复。

发明内容

本发明的技术方案的目的在于提供一种在不改变传统接收机结构的情况下，提升接收机信号接收能力高动态条件下接收机的信号接收方法。

本发明的技术方案是提供了一种高动态条件下的信号接收装置，包括：模数转换器、数字下变频器(DDC)、快速傅立叶变换模块、信噪比判断模块、噪声产生器噪声产生器噪声产生器、延迟锁定环(DLL)、锁相环(PLL)、锁频环(FLL)、环路开关模块、多普勒变化速度计算模块、解调解扩相关运算模块，其特征在于：

模数转换器用于将接收的下行模拟信号进行模数转换；

数字下变频器用于将AD采样后的高频信号变为中频信号，以便于接收机的信号处理基带进行处理；

快速傅立叶变换模块用于将数字下变频器(DDC)下变频后的中频信号进行傅立叶变换，傅立叶变换将中频信号由时域变换到频域，中频信号的频域特性也体现其噪声特性，将送入信噪比判断模块进行分析；

信噪比判断模块用于分析快速傅立叶变换模块变换后的频域信号信噪比，判断信噪比大小；

噪声产生器根据信噪比判断模块的判断结果决定是否往信号中注入噪声，通过注入噪声能够控制中频信号的信噪比变化范围；

延迟锁定环(DLL)用于估计中频信号初始码相位，并预测未来变化，将估计结果提供给锁相环(PLL)和锁频环(FLL)做参考；

锁相环(PLL)用于中频信号载波相位的跟踪，实现中频信号的捕获，将捕获的中频信号送入多普勒变化速度计算模块用于计算中频信号的多普勒变化速度；