一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统及方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，更为具体的，涉及一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统及方法。

背景技术

在无线通信系统中，由于信号源与接收端之间的高速复杂机动、晶体振荡器的频率漂移等原因，接收到的通信信号载波频率会随时间的推移而变化，并且这些变化通常是不可预测的，必须采用跟踪环路以闭环反馈方式周期性地连续运行，以实现对接收信号的稳定锁定，载波跟踪环路的目的是使其复制的本地载波信号与接收到的载波信号保持一致，进而通过混频机制彻底剥离接收信号的载波，通过检测载波相位差相应地调节复制的本地载波相位的跟踪环路，被称为相位锁定环路(锁相环)；通过检测载波频率差相应地调节复制的本地载波频率的跟踪环路，被称为频率锁定环路(锁频环)，如果复制的本地载波信号与接收到的载波信号不一致，则接收信号的载波就不能完全彻底剥离，即接收信号无法通过混频机制变成真正的基带信号，进而导致后续同步、解调等处理模块出现错误或失败。因此，如何在复杂应用场景中实现接收信号载波跟踪同步，成为无线通信系统亟待解决的关键核心技术。

传统载波跟踪环路采用经典的环路结构：预检积分模块、鉴别器模块、环路滤波模块、本地载波模块和载波修正模块，预检积分模块对接收信号进行相干积分处理，提升接收信号的信噪比；鉴别器模块采用锁相环或锁频环计算得到载波误差变化量；环路滤波模块在一定的环路带宽下采用低通滤波处理，降低环路中的噪声以实现环路误差的稳定输出；本地载波模块和载波修正模块实现对本地载波信号与接收到的载波信号之间载波误差的补偿修正。传统载波跟踪环路在一定的信噪比范围和信号动态范围内可以实现对载波信号稳定跟踪，跟踪效果稳定，工程结构简单，应用领域广泛。

传统载波跟踪环路一般采用参数固化模式，预检积分时间、鉴别方式、环路带宽等环路参数保持不变，跟踪精度、动态范围、锁定时间等环路特性随之固定，预检积分模块不能在高灵敏度和大频率动态之间取得平衡，鉴别器模块的大频率动态和适应信噪比范围能力有限，无法兼顾跟踪精度和动态性能。因此，传统载波跟踪环路不能在信号接收灵敏度、频率动态范围、环路锁定时间、载波跟踪精度等方面取得平衡，应用灵活性和适应场景受到严重限制，无法在复杂应用场景下满足无线通信系统的工程需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对无线通信系统中传统载波跟踪环路应用灵活性差的难题，提供一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统及方法，应用灵活性好、跟踪灵敏度高、跟踪准确度优，能够在复杂应用场景下快速、准确、稳定地实现接收信号载波跟踪同步。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统，包括：

自适应控制模块、预检积分模块、联合鉴别模块、环路滤波模块、本地载波模块和载波修正模块；

所述自适应控制模块采用信噪比辅助信息进行自适应参数解析，得到预检积分时间、载波鉴别参数和环路滤波参数；

所述预检积分模块采用自适应控制模块输出的预检积分时间对载波修正后的接收信号进行相干积分处理，得到预检积分数据；

所述联合鉴别模块采用自适应控制模块输出的载波鉴别参数选取鉴频鉴相方式，对预检积分模块输出的预检积分数据进行鉴频鉴相处理，计算得到载波变化量；

所述环路滤波模块采用自适应控制模块输出的环路滤波参数选取环路滤波方式，对联合鉴别模块输出的载波变化量进行低通滤波处理，计算得到滤波修正量；

所述本地载波模块采用环路滤波模块输出的滤波修正量计算得到本地载波；

所述载波修正模块采用本地载波模块输出的本地载波对接收信号进行载波修正，实现接收信号载波跟踪同步。

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统的运行方法，基于如上所述的系统，且所述自适应控制模块采用信噪比辅助信息进行自适应参数解析，得到预检积分时间、载波鉴别参数和环路滤波参数，具体包括子步骤：自适应控制模块对外部设备提供的信噪比辅助信息SNR

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统的运行方法，基于如上所述的系统，所述预检积分模块采用自适应控制模块输出的预检积分时间对载波修正后的接收信号进行相干积分处理，得到预检积分数据，具体包括子步骤：

预检积分模块根据自适应控制模块输出的预检积分时间T

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统的运行方法，基于如上所述的系统，所述联合鉴别模块采用自适应控制模块输出的载波鉴别参数选取鉴频鉴相方式，对预检积分模块输出的预检积分数据进行鉴频鉴相处理，计算得到载波变化量，具体包括子步骤：

联合鉴别模块采用自适应控制模块输出的载波鉴相方式κ

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统的运行方法，基于如上所述的系统，所述联合鉴别模块采用自适应控制模块输出的载波鉴别参数选取鉴频鉴相方式，对预检积分模块输出的预检积分数据进行鉴频鉴相处理，计算得到载波变化量，具体包括子步骤：

联合鉴别模块对预检积分模块输出的预检积分数据I

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统的运行方法，基于如上所述的系统，所述环路滤波模块采用自适应控制模块输出的环路滤波参数选取环路滤波方式，对联合鉴别模块输出的载波变化量进行低通滤波处理，计算得到滤波修正量，具体包括子步骤：

环路滤波模块采用自适应控制模块输出的环路滤波方式κ

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统的运行方法，基于如上所述的系统，所述本地载波模块采用环路滤波模块输出的滤波修正量计算得到本地载波，载波修正模块采用本地载波模块输出的本地载波对接收信号进行载波修正，具体包括子步骤：

本地载波模块采用环路滤波模块输出的滤波修正量u

进一步地，基于如上所述的系统，所述载波修正模块采用本地载波模块输出的本地载波s

本发明的有益效果包括：

(1)本发明方案应用灵活性好。本发明中自适应控制模块采用信噪比辅助信息进行自适应参数解析，得到预检积分时间、载波鉴别参数和环路滤波参数，在信号接收灵敏度、频率动态范围、环路锁定时间、载波跟踪精度等方面取得平衡，相对于传统载波跟踪环路，能够适应大频率动态、低信噪比、短时突发等复杂应用场景，显著提高了载波跟踪环路的应用灵活性。

(2)本发明方案跟踪灵敏度高。本发明中自适应控制模块采用信噪比辅助信息进行自适应参数解析，能够得到较长的预检积分时间，长时间的相干积分处理可进一步提升接收信号的信噪比，相对于传统载波跟踪环路，在低信噪比应用场景下实现接收信号载波的高灵敏度跟踪。

(3)本发明方案跟踪准确度优。本发明中自适应控制模块采用信噪比辅助信息进行自适应参数解析，进而对载波跟踪环路中的预检积分模块、联合鉴别模块和环路滤波模块进行自适应地流程控制和信号处理，相对于传统载波跟踪环路，有效改善了载波跟踪环路的载波跟踪准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统的结构原理示意图；

图2为图1中预检积分模块的结构原理示意图；

图3为图1中联合鉴别模块的结构原理示意图；

图4为图1中环路滤波模块的结构原理示意图。

具体实施方式

本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。

本发明具体的实现过程：

参阅附图1，本发明提供一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统及方法，所述系统包括：自适应控制模块、预检积分模块、联合鉴别模块、环路滤波模块、本地载波模块和载波修正模块；所述自适应控制模块采用信噪比辅助信息进行自适应参数解析，得到预检积分时间、载波鉴别参数和环路滤波参数；预检积分模块采用自适应控制模块输出的预检积分时间对载波修正后的接收信号进行相干积分处理，得到预检积分数据；联合鉴别模块采用自适应控制模块输出的载波鉴别参数选取鉴频鉴相方式，对预检积分模块输出的预检积分数据进行鉴频鉴相处理，计算得到载波变化量；环路滤波模块采用自适应控制模块输出的环路滤波参数选取环路滤波方式，对联合鉴别模块输出的载波变化量进行低通滤波处理，计算得到滤波修正量；本地载波模块采用环路滤波模块输出的滤波修正量计算得到本地载波，载波修正模块采用本地载波模块输出的本地载波对接收信号进行载波修正，在复杂应用场景下快速、准确、稳定地实现接收信号载波跟踪同步。

自适应控制模块采用信噪比辅助信息进行自适应参数解析，得到预检积分时间、载波鉴别参数和环路滤波参数。自适应控制模块对外部设备提供的信噪比辅助信息SNR

参阅附图2，预检积分模块采用自适应控制模块输出的预检积分时间对载波修正后的接收信号进行相干积分处理，得到预检积分数据。预检积分模块根据自适应控制模块输出的预检积分时间T

参阅附图3，联合鉴别模块采用自适应控制模块输出的载波鉴别参数选取鉴频鉴相方式，对预检积分模块输出的预检积分数据进行鉴频鉴相处理，计算得到载波变化量。联合鉴别模块采用自适应控制模块输出的载波鉴相方式κ

参阅附图4，环路滤波模块采用自适应控制模块输出的环路滤波参数选取环路滤波方式，对联合鉴别模块输出的载波变化量进行低通滤波处理，计算得到滤波修正量。环路滤波模块采用自适应控制模块输出的环路滤波方式κ

本地载波模块采用环路滤波模块输出的滤波修正量计算得到本地载波，载波修正模块采用本地载波模块输出的本地载波对接收信号进行载波修正。本地载波模块采用环路滤波模块输出的滤波修正量u

下面以范例具体分析：以某卫星通信系统为例，自适应控制模块对外部辅助设备提供的信噪比信息SNR

经过试验：本发明系统能够在信号接收灵敏度、频率动态范围、环路锁定时间、载波跟踪精度等方面取得平衡，在大频率动态、低信噪比、短时突发等复杂应用场景下快速、准确、稳定地实现接收信号载波跟踪同步。

需要说明的是，在本发明权利要求书中所限定的保护范围内，以下实施例均可以从上述具体实施方式中，例如公开的技术原理，公开的技术特征或隐含公开的技术特征等，以合乎逻辑的任何方式进行组合和/或扩展、替换。

实施例1

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统，包括：

自适应控制模块、预检积分模块、联合鉴别模块、环路滤波模块、本地载波模块和载波修正模块；

所述自适应控制模块采用信噪比辅助信息进行自适应参数解析，得到预检积分时间、载波鉴别参数和环路滤波参数；

所述预检积分模块采用自适应控制模块输出的预检积分时间对载波修正后的接收信号进行相干积分处理，得到预检积分数据；

所述联合鉴别模块采用自适应控制模块输出的载波鉴别参数选取鉴频鉴相方式，对预检积分模块输出的预检积分数据进行鉴频鉴相处理，计算得到载波变化量；

所述环路滤波模块采用自适应控制模块输出的环路滤波参数选取环路滤波方式，对联合鉴别模块输出的载波变化量进行低通滤波处理，计算得到滤波修正量；

所述本地载波模块采用环路滤波模块输出的滤波修正量计算得到本地载波；

所述载波修正模块采用本地载波模块输出的本地载波对接收信号进行载波修正，实现接收信号载波跟踪同步。

实施例2

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统的运行方法，基于如实施例1所述的系统，且所述自适应控制模块采用信噪比辅助信息进行自适应参数解析，得到预检积分时间、载波鉴别参数和环路滤波参数，具体包括子步骤：自适应控制模块对外部设备提供的信噪比辅助信息SNR

实施例3

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统的运行方法，基于如实施例1所述的系统，且

所述预检积分模块采用自适应控制模块输出的预检积分时间对载波修正后的接收信号进行相干积分处理，得到预检积分数据，具体包括子步骤：

预检积分模块根据自适应控制模块输出的预检积分时间T

实施例4

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统的运行方法，基于如实施例1所述的系统，且所述联合鉴别模块采用自适应控制模块输出的载波鉴别参数选取鉴频鉴相方式，对预检积分模块输出的预检积分数据进行鉴频鉴相处理，计算得到载波变化量，具体包括子步骤：

联合鉴别模块采用自适应控制模块输出的载波鉴相方式κ

实施例5

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统的运行方法，基于如实施例1所述的系统，且所述联合鉴别模块采用自适应控制模块输出的载波鉴别参数选取鉴频鉴相方式，对预检积分模块输出的预检积分数据进行鉴频鉴相处理，计算得到载波变化量，具体包括子步骤：

联合鉴别模块对预检积分模块输出的预检积分数据I

实施例6

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统的运行方法，基于如实施例1所述的系统，且所述环路滤波模块采用自适应控制模块输出的环路滤波参数选取环路滤波方式，对联合鉴别模块输出的载波变化量进行低通滤波处理，计算得到滤波修正量，具体包括子步骤：

环路滤波模块采用自适应控制模块输出的环路滤波方式κ

实施例7

一种信噪比辅助的自适应载波跟踪环路系统的运行方法，基于如实施例1所述的系统，且所述本地载波模块采用环路滤波模块输出的滤波修正量计算得到本地载波，载波修正模块采用本地载波模块输出的本地载波对接收信号进行载波修正，具体包括子步骤：

本地载波模块采用环路滤波模块输出的滤波修正量u

实施例8

基于实施例例7所述的方法，所述载波修正模块采用本地载波模块输出的本地载波s

描述于本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实现方式中提供的方法。

作为另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的方法。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。