[发明专利]一种实现位同步的方法及装置

说明书

一种实现位同步的方法及装置，包括：从移入移位寄存器的数据流中选择任一相邻的20个数据作为位同步分析的分段数据；对划分出的分段数据中的20个数据进行相关运算；将相关运算的结果进行绝对值或平方处理后，对相同候选位置的绝对值或平方处理的相关运算结果进行累加，获得每一候选位置相应的信噪比增益；计算候选位置对应的信噪比增益最大值和次大值的差值，将计算获得的差值与预设阈值进行比较，进行确定位同步的处理。本发明实施例方法，通过对划分的分段数据进行相关运算，获取信噪比增益后进行位同步处理，减少了位同步时间，提高了位同步的工作效率。

技术领域

本文涉及但不限于定位技术，尤指一种实现位同步的方法及装置。

背景技术

全球定位系统(GPS)接收机在完成捕获、跟踪接收信号后，接着要进行的就是位同步、帧同步及解调解码处理，从而从接收信号那里获得信号发射时间和导航电文，并最终实现GPS导航定位。

位同步又叫比特同步，它是接收通道根据一定算法确定当前接收信号在某一个数据比特的位置，或者说是确定接收信号中数据比特起始边缘位置。对于调制在相应载波上的50比特/秒(bps)的导航电文，每个导航电文对应着20个粗捕获(C/A)码周期，因而导致了比特翻转边界的不确定性。获得调制电文比特翻转边界的位置，即实现比特同步，是实现解调电文、测量伪距和利用相干累加实现高灵敏跟踪的基础。所以接收机必须估计出该比特翻转边界的位置，实现位同步。

常见的位同步算法有直方图法、最大似然(ML)比特同步算法等；其中，

直方图法是一种相当基本的位同步算法，该方法对载波环输出的相邻积分值的符号变化进行计数，共有20个候选位置，经过一段时间的统计，如果在某个位置的符号变化次数明显大于其他位置，则认为该位置为比特边界。直方图法的实现示例如图1所示，首先将载波环输出的1毫秒(ms)宽的数据比特用1～20进行编号，其中编号为1的首个数据比特是任意选定的，然后逐个统计相邻两个毫秒之间数据的跳变情况：若第i个数据到第i+1个数据发生了跳变，则对应于第i+1个直方的计数器加1，否则计数器保持不变。这样，每当处理完20ms的数据之后，直方图法查看统计结果是否为以下两种情况之一：有一个直方的计数器值到达门限N₁；如图1所示，第四个直方的计数器值最大，即一段时间的数据流中，通过对数据流按照20ms为周期进行统计后，从第三个毫秒至第四个毫秒的比特跳变次数最多，并且该计数器的值又已经达到了门限值N₁次，认为位同步实现，确定比特边沿偏差为3ms。这样在前的第4至第20毫秒加上第1至第3毫秒属于一个比特，而第4至第20毫秒加上紧随其后的第1至第3毫秒属于下一个比特，而其余的数据比特分割可以此类推；至少有两个直方的计数器值达到或超过门限值N₂：这种情况表明信号强度太弱，或者这一时段导航电文所包含的数据比特跳变太少，位同步失败，将所有直方的计数器清零，从新开始对数据跳变的统计。如果以上两种情况都没发生，那么接收机继续对数据流进行逐个检查和统计。若载波环在尚未实现位同步之前出现对信号的失锁，则以上统计过程同样需要清零重启。直方图法的缺点就是随着信号强度变弱，其性能会变得越来越差，并且在较低的载噪比情况下，需要几十秒的时间才能获得可靠的同步。这个时间太长，远远超过了通常接收机能够承受的范围。

为了提高接收机在低载噪比(C/N0)时的同步性能，出现了最大似然位同步算法，该方法把每个候选位置之后的连续20个数据进行累积，求包络得到相应的比特能量后，再把比特能量进行一段时间的非相干累加，这样对应20个位置中比特能量最大的位置，即为比特边界的位置。这种方法通过增加非相干累加次数提高了信噪比，可用于低信噪比条件下。具体算法描述如下：

假设接收机在第k个历元时接收到的信号经本地C/A码相关之后的模型为

r_k＝Ac_k+n_k (1)