GPS接收机伪码跟踪算法研究

在对锁相环基本原理分析的基础上,对GPS卫星信号的伪码跟踪方法进行了深入研究.针对DLL跟踪BOC调制信号时的不足之处,对一种新的伪码跟踪环路--NELP,进行了分析,并在Matlab环境下对两种跟踪方法进行了仿真.仿真结果表明,在对BOC调制信号进行跟踪时,NELP跟踪环比DLL跟踪环具有更精确的跟踪效果.     

星间激光干涉仪中频载波跟踪技术研究

针对星间激光干涉测距系统高动态载波跟踪的需求,提出了一种基于锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的载波跟踪算法,采用改进后的叉积自动频率跟踪环(CPAFC)进行频率牵引,采用科斯塔斯环对载波相位进行高精度跟踪,有效解决了高动态条件下环路跟踪精度和动态适应性能之间的矛盾。基于simulink搭建了模块化仿真系统,对载波环路的性能进行了仿真,结果表明该跟踪环路能够适应±6 kHz/s的环路动态,可用于星间激光干涉仪高动态载波信号的稳定跟踪。     

非合作通信中MQAM的定时载波联合同步

针对非合作通信系统中多径信道下含有大符号率偏差的M进制正交振幅调制信号定时载波的同步问题,提出了一种基于改进加德纳算法的M进制正交振幅调制信号定时载波联合同步方法．该方法首先利用加德纳算法中频偏与算法输出值之间的关系,进行定时偏移估计与载波偏移粗估计;然后利用与其相差半个码元的定时误差检测输出值的绝对值差进行锁定;最后利用锁相环跟踪细微的频偏和相偏．仿真结果表明,在多径信道下,所提的定时偏移和载波偏移的联合估计方法具有良好的估计性能．     

下一代高效导航卫星信号频谱分析与波形优化

为了使连续相位载波调制的导航卫星信号具备更高的频谱利用率并利于锁相环结构对其捕获与跟踪,在深入分析调制信号频谱的基础上,对导航卫星信号进行了波形优化设计,分别给出了近似重构和解析构造两种方法,仿真结果表明用优化后的波形所调制的导航信号具备更好的功率谱分布,从而更适合下一代全球导航卫星系统.     

TDDM扩频信号的直捕算法研究

时分数据调制（TDDM）作为一种新的调制方式受到广泛关注,文中以BOC信号的TDDM调制为例,研究了该调制方式的产生机理及特性．利用其与BOC信号频谱特性的相似性,进而通过研究现有BOC信号捕获算法及其优缺点,结合TDDM扩频方式的特殊性,设计了基于TDDM调制方式的同步捕获算法．对该捕获算法进行建模,并在不同的信噪比条件下,利用MATLAB7．1完成对捕获算法的同步仿真,验证了该直捕算法的可行性和有效性．     

一种改进的水声信道载波恢复盲均衡算法

针对超指数迭代判决反馈盲均衡算法在水声通信系统中表现出收敛性差的问题,提出了一种带二阶锁相环的改进超指数迭代判决反馈盲均衡算法．该算法基于对修正超指数迭代算法误差函数的分析,提出了一种新的、能够快速收敛的误差函数,并有效提高了载波恢复能力; 在判决反馈均衡器中引入二阶数字锁相环,实现对相位旋转的跟踪和补偿,从而实现对原始发射信号的正确恢复．在两种水声信道条件下,采用两种调制信号分别对算法的收敛性能和载波恢复性能进行了计算机仿真,结果表明: 在混合相位信道环境中,新算法相比超指数迭代判决反馈算法在均方误差、收敛速度上得到很大改善; 在具有相位旋转的信道环境中,新算法实现了对相位旋转的有效补偿,改善了载波恢复性能．     

改进的TMBOC调制信号闸波相关鉴相方法

为了实现卫星导航系统中时分二进制偏移载波调制信号的无模糊抗多径跟踪问题,提出一种基于闸波相关的改进鉴相方法．首先,将时分二进制偏移载波调制信号与偏移0.5个码片的W2形闸波和偏移0.5个码片的伪随机码分别进行相关;然后,将相关结果相乘,即可获得无模糊且对称性良好的码鉴相曲线．对所提方法得到的码鉴相曲线的性质进行了分析和实验仿真,结果证明: 这种方法实现简单,且得到的鉴相曲线基本具有较好的中心对称性,具有较强的抗多径能力,能够实现无模糊跟踪．所提方法相对于已有的闸波相关方法更加适合于时分二进制偏移载波调制信号的鉴相．     

基于复子载波信号无模糊跟踪的组合环路设计

复子载波信号是指采用方波复指数函数作为子载波调制的BOC信号,目前已经被广泛应用于全球卫星导航系统。复子载波信号的自相关函数存在多个相关值,在信号同步时会产生信号误捕和跟踪到旁峰的问题。为此,提出了一种适用于复子载波信号的组合跟踪环结构,其中主环采用常规的BPSK-like算法实现信号的初始同步,辅助环分别采用双重估计跟踪算法和旁峰消除算法,与主环共同完成高精度跟踪。首先给出双重估计跟踪算法和旁峰消除算法在此组合环结构下的实现。然后利用仿真数据从跟踪精度和抗多径能力两方面对辅助跟踪环的性能进行分析,并利用实测数据对此环路结构的实用性进行检验。仿真和实测数据跟踪结果表明,提出的辅助组合跟踪结构切实可行并具有较好的抗噪声和抗多径性能。     

锁相环动态频相跟踪特性分析

在分析锁相环工作原理的基础上,利用传递函数法建立了锁相环跟踪误差的二阶等效模型,并对锁相环的动态频相跟踪特性进行了理论分析．利用MATLAB构建了锁相环的仿真模型,针对输入信号中发生频率和相位突变、频率连续瞬变以及谐波畸变等多种情形,开展了仿真研究．理论分析与仿真结果表明,锁相环具有与二阶控制系统类似的特征,必然存在着响应时间、超调、偏差等现象,对输入信号的准确跟踪也需要一定具体条件．研究结果为锁相环的应用条件确定、外围电路参数设计以及性能改进等提供了参考依据．     

猝发式直扩系统载波同步技术研究

为了解决猝发式直扩系统中大频偏情况下信号载波的捕获和跟踪问题,该文提出了一种集扫频、锁频环和锁相环技术相结合的载波同步方案.在理论上对该方案进行详细分析后,基于MATLAB平台进行方案的仿真验证.结果表明,该方案可以满足系统设计要求,具有较高的实际应用价值.     

Optimization of the carrier tracking loop for GPS high dynamic receivers

A carrier tracking loop which can adjust the loop parameters adaptively is proposed for high dynamic application.Three modules,called theα-β-γfilter model,adaptive loop structure model and adaptive loop bandwidth model respectively,are added in the presented tracking loop compared with the traditional carrier tracking loop based on the second-order frequency lock loop(FLL)assisting third-order phase lock loop(PLL)loop filter.And the optimization methods for the tracking bandwidth and the carrier loop order are analyzed.The real-time estimation methods of the dynamic parameters,the velocity,acceleration and jerk along the line of sight(LOS)between the satellite and the receiver's antenna,and the measurement parameters are discussed based on the presentedα-β-γfilter algorithm.A method is introduced to improve the filter's dynamic response to meet high dynamic application by self-adjustedα-βγfilter coefficient used in the tracking loop.The performance of three cases with different carrier tracking loop is compared by simulation.     

FPLL环路性能分析及优化准则

通过建立联合环路的数学模型,将锁频环(FLL)跟踪误差引入锁相环(PLL),能准确推导出二阶FLL辅助三阶PLL的相位跟踪误差公式.推导结果表明,锁频环辅助的锁相环(FPLL)跟踪误差与之前针对单PLL或FLL的研究结果有较大差别: 考虑加加速度动态效果时,FPLL环路相位跟踪动态应力误差为零;FPLL相位热噪声跟踪误差不仅包含PLL的热噪声,而且具有FLL的热噪声成分.另外,不同于对FLL或PLL单独作优化,提出一个FPLL的联合优化准则: 以FLL动态应力误差小于PLL快速捕捉带为约束,相位跟踪误差最小为目标,对FLL和PLL带宽同时进行优化.最后,数值仿真结果表明,所作FPLL的环路性能分析正确,推导所得误差公式准确;联合优化所得FPLL环路可稳定工作,同时获得相对单PLL更好的相位跟踪精度.研究结果有助于之后FPLL的精确设计.     

Tracking error analysis and simulation of FLL-assisted PLL

In order to solve problems in high dynamic environment, a frequency-locked loop (FLL) assisted phase-locked loop (PLL) is put forward for carrier tracking. On the basis of the analysis of discriminators, the total phase error of the tracking loop is analyzed and a general error expression is derived. By using linearization and Jaffe-Rechtin coefficients, the performance of a special first order FLL-assisted second order PLL is analyzed to get a closed expression. Analysis results and simulations show that there exist an optimal FLL loop bandwidth and a optimal PLL loop bandwidth which can make the phase jitter much less than that when the PLL is used alone.     

提高液体中AFM微悬臂梁品质因数的研究

提出了一种能够把在液体环境中工作的原子力显微镜(Atomic Force Microscoy)的微悬臂梁的低品质因数提高二个数量级的方法,这是通过一个正反馈环路实现的，同时采用一个锁相环(Phase Lock Loop)来监控微悬臂梁谐振频率并产生一个驱动信号使用可变移相器和可变增益放大器对微悬臂梁振荡信号进行调节，调节后的信号也加入到驱动信号中，从而提高了原子力显微镜的动态力灵敏度和分辨力。     

Design of the discriminator for tracking the loop under short-delay multipath interference

The traditional multipath eliminating methods have poor performance under short-delay multipath interference and therefore a discriminator constructing method for tracking the loop is presented. Firstly, from the analysis of the output characteristics for in-phase/quadrature-phase early, late, and prompt channels under the short-delay multipath, an improved late channel is constructed. The output of the loop discriminator is defined as the normalized function of the power difference between early and late signals. It made the error between the code phase of the direct signal and that of the local estimated signal is less than the pre-determined threshold. Theoretical analysis and simulation results show that, compared to traditional methods, the multipath mitigation technique based on the improved loop discriminator can suppress the code tracking errors produced by the multipath when the relative delay is less than 0.5 chip and effectively inhibits short-delay multipath interference, thus improving the tracking and measurement accuracy in navigation and docking systems.     

改进的基于四象限反正切函数的鉴别器算法

为了解决GPS接收机载波跟踪环路中鉴别器算法运算量大的问题,提出了一种改进的锁相环和锁频环共用四象限反正切函数单元的鉴别器算法。环路通过共用的四象限反正切函数单元和校正函数,使得锁相环对导航数据跳变不敏感,锁频环能够克服频率调整模糊度。此外,还在加性高斯白噪声条件下通过仿真对鉴别器算法中的参数设置问题进行了讨论。理论分析对比和仿真实验表明:该改进的鉴别器算法不但具有良好的鉴相和鉴频能力,而且与传统鉴别器算法相比具有运算量小、复杂度低的特点,从而达到提高载波跟踪环路的运算速度,减少系统资源占用的目的。     

锁相倍频器的相位抖动及其抑制措施

定量分析了数字式锁相倍频器输出信号的相位抖动 .针对抖动产生的两个主要原因 ,在环路前和环路中分别插入窄带滤波器和辅助环路滤波器 .此外 ,利用一个基本的锁相环路作为跟踪式相位滤波器 ,可进一步提高锁相倍频器输出的频谱纯度     

带残余频偏的QPSK-DSSS信号伪码序列盲估计

针对正交相移键控(QPSK)调制的带残余频偏直接序列扩频(DSSS)信号伪码序列难以估计的问题,提出信号相关矩阵特征分解结合全数字锁相环(DPLL)进行伪码序列估计的方法。首先对接收信号进行采样和分段得到数据矩阵;根据最大化信号相关矩阵的谱范数估计出伪码序列的同步点;在同步基础上再计算信号相关矩阵的特征子空间;针对其主分量特征向量带有残余频偏且相位存在π/2跳变的问题,采用全数字锁相环跟踪和消除其残余频偏进而恢复伪码序列。研究结果表明,针对QPSK-DSSS信号,所提方法能够实现负信噪比下伪码序列的盲估计。