[发明专利]卫星接收机高效多制式自适应捕获与跟踪方法

权利要求书

1.一种卫星接收机高效多制式自适应捕获与跟踪方法，其特征在于，在接收端的天线接收到信号，将信号进行下变频后，进入基带部分，执行如下步骤：

S1，捕获，在该步骤中包括粗捕获S11和精捕获S12步骤；

S2，载波、码及数据的跟踪，

在粗捕获S11中，包括扩频码粗捕获和载波粗捕获两部分：

扩频码粗捕获：

采用时域并行频率的方法，结合相干非相干运算，共同完成扩频码相位的粗捕，

扩频码粗捕获执行如下步骤：

a)本地计数器模块产生四个中断，扩频码周期中断、FFT中断、码移位中断、细搜中断，分别用于捕获转跟踪码相位对齐，完成一次FFT运算，完成一次非相干运算，细搜累加去高频提高频率分辨率；

b)码NCO和码发生器产生不同初始相位的扩频码；

c)信号处理模块将中频数字信号经过解扩后进行频率FFT运算及非相干运算，通过检测器检测相关结果即信号的强度来判断码相位是否正确，如码相位正确，则发出捕获成功标志；

在完成扩频码粗捕获后，进入载波粗捕获：

采用FFT算法的相干捕获，傅里叶变换公式为：

其中，x(t)为时域信号，e为自然常数，j为复数的虚部表示方式，t为时间变量，ω_lo为本地载波角频率；

在IQ调制中：

则：

由上式可知，捕获频率会受到符号调制的影响，因此需要去除符号调制对载波频率的影响，

左右平方：

其中：(I+jQ)²展开为I²-Q²+2IQj；

对于BPSK、则此项中Q为0，对于QPSK，上式中I²的积分值等于Q²的积分值，两项互相抵消，则上式变为：

BPSK:

QPSK：

对于BPSK来说，I²的积分值已是常数，对于QPSK来说，需要再对上式取平方以消除2IQJ的影响，因此为了统计计算过程，对于BPSK与QPSK来说，均再次平方得到如下：

BPSK:

QPSK：

对于上式中除e^x项以外，其余项的积分值为固定值，可设为A，则：

为了消除QPSK中负号的影响，对上式的积分结果再取模值，

可知当ω_lo＝ω时，有最大值；因此能够实现载波捕获，

对于16apsk信号，可表示为：

其中，R₁≈0.4336,R₂≈1.1272；

带载波偏移的信号可表示为：

捕获算法程序如下：

1)首先检测时域信号幅度|x_(t)|＝R_i；

2)如果|x_(t)|＜1，则做如下操作

否则这里有

3)转换到频域有：

可知当12ω_lo＝ω时，有最大值；因此能够实现载波捕获，通过改变不同的指数e^j*m中的m值，用于对多种通信体制的载波捕获，多种通信体制包括BPSK/QPSK/8PSK/16APSK中的任一种。

2.根据权利要求1所述的一种卫星接收机高效多制式自适应捕获与跟踪方法，其特征在于，在精捕获S12步骤中，用于计算精确载波多普勒值，使锁相环能够入锁，并执行：

a)码NCO和码发生器根据粗捕获得到的码相位产生扩频码；

b)载波NCO和载波发生器根据粗捕获得到的载波产生当前载波值；

c)频差计算模块先经过混频和解扩，然后进行累加运算取绝对值后进行FFT运算；

d)载波NCO和载波发生器使用捕获得到的粗载波频率向下偏移设定频率，进行混频，然后与中频信号混频；

e)通过设置多级并行码NCO、码发生器，以及载波NCO、载波发生器，所述多级包括2级。

3.根据权利要求1所述的一种卫星接收机高效多制式自适应捕获与跟踪方法，其特征在于，所述载波、码及数据的跟踪，用于实现对已捕获信号进行持续稳定地跟踪，防止失锁。

4.根据权利要求3所述的一种卫星接收机高效多制式自适应捕获与跟踪方法，其特征在于，包括对载波、伪码及数据的跟踪，与此相对应，跟踪环路由载波跟踪环、码跟踪环和数据环组成，载波跟踪环采用Costas环，使用二相反正切鉴相器和二阶环路滤波器；码跟踪环采用延迟锁定环，使用归一化的超前减滞后功率鉴别器和二阶环路滤波器；数据跟踪环采用数据转换跟踪环。