[发明专利]基于开环捕获与闭环跟踪的高动态载波同步方法

权利要求书

1.一种基于开环捕获与闭环跟踪的高动态载波同步方法，包括如下步骤：

(1)数据初始化：

将含有多普勒频偏及变化率载波中的导频长度设置为128比特，数据长度1000比特，最大跟踪次数10，多普勒频偏对应的收敛误差10^-2，多普勒变化率对应的收敛误差10^-5，高动态环境下的多普勒频偏范围在(-10^-4，10^-4)和多普勒变化率范围在(-0.25，0.25)；

(2)发送信息：

发射机发送含有高动态环境下的多普勒频偏范围在(-10^-4，10^-4)和多普勒变化率范围在(-0.25，0.25)的载波；

(3)对接收信息进行分离：

将接收端接收到的载波中前128位的数据，作为导频信息，将载波中前128位之后的1000位的数据，作为数据信息；

(4)对导频信息进行开环捕获：

(4a)将导频信息与发送机中本地导频信息共轭相乘，得到导频的去调制信息；

(4b)利用多普勒频偏的估计值公式，计算导频中的多普勒频偏的估计值；

所述多普勒频偏的估计值公式如下：

第一步：按照下式，计算多普勒频偏的估计值公式中的估计系数：

其中，α_N表示多普勒频偏的估计值公式中的估计系数，N表示含有多普勒频偏及变化率载波中的导频长度；

第二步：按照下式，计算多普勒频偏的估计值公式中的多普勒频偏的估计值：

其中，表示多普勒频偏的估计值公式中的多普勒频偏的估计值，T表示接收端接收到的载波的码元周期，∑表示求和操作，表示导频去调制信息中第k个相位值，k的取值范围为从1到N的正整数；

(4c)利用多普勒变化率的估计值公式，计算导频中的多普勒变化率的估计值；

所述的多普勒变化率的估计值公式如下：

其中，表示多普勒变化率的估计值公式中的多普勒变化率的估计值，表示导频去调制信息中第i个相位值，i的取值范围为从1到N的正整数；

(5)更新数据信息：

用导频中的多普勒频偏和多普勒变化率的估计值，以复共轭的形式乘以接收信息分离的数据信息，得到含有剩余多普勒频偏和多普勒变化率的更新后的数据信息；

(6)对更新后的数据信息进行跟踪：

将更新后的数据信息，输入到含有C₁，C₂和C₃三个参数的三阶锁相环中，进行跟踪，得到新的多普勒频偏和多普勒变化率估计值；

(7)判断当前的多普勒频偏和多普勒变化率估计值是否满足终止条件，若是，则执行步骤(8)，否则，执行步骤(6)；

(8)将跟踪的结果作为载波同步的估计值，完成闭环跟踪过程。

2.根据权利要求1所述的基于开环捕获与闭环跟踪的高动态载波同步方法，其特征在于，步骤(6)中所述的C₁，C₂和C₃三个参数是通过下式计算得到的：

其中，C₁表示三阶锁相环的第一个参数，b表示阻尼系数为0.707的经验值，ω_n表示三阶锁相环环路的固有频率，K_o表示三阶锁相环的数控振荡器增益，K_d表示三阶锁相环的鉴相器增益，a表示阻尼系数为0.707的先验值，C₂表示三阶锁相环的第二个参数，C₃表示三阶锁相环的第三个参数。

3.根据权利要求1所述的基于开环捕获与闭环跟踪的高动态载波同步方法，其特征在于，步骤(7)中所述的终止条件是指，达到最大跟踪次数10或者同时满足以下两个误差公式：

其中，Δf表示多普勒频偏值的误差，f表示待估计的多普勒频偏，表示当前跟踪的多普勒频偏估计值，ξ表示多普勒频偏对应的收敛误差，|·|表示求绝对值操作，Δa表示多普勒变化率值的误差，a表示待估计的多普勒变化率，表示当前跟踪的多普勒变化率估计值，λ表示多普勒变化率对应的收敛误差。