号scd3 (η) 得到多普勒频率估计值fd2和fd3;然后，利用fd2的值辅助多普勒分析器对鉴频支路输出频 率值fdls进行分析，消除CPFSK信号频率的干扰，得到多普勒估计值fdl;接着，利用预测滤 波器对MSD+TPC判决反馈支路的多普勒估计值心3进行滤波，利用当前时刻之前的多普勒变 化趋势对当前时刻的多普勒频移进行有效预测，得到多普勒预测值f'd3;最后，根据当前 信号所处的应用场景，选择合适的多普勒分析算法对多普勒估计值fdl，心2和多普勒预测值 fd3进行处理，输出当前接收的CPFSK信号中存在的多普勒的精确估计值其中，对单频 信号进行多普勒估计可以选择L&R算法、Fitz算法、改进的FFT算法、叉积鉴频算法或者其 它对单频信号进行频率检测的方法；预测滤波器可以选择卡尔曼滤波器来实现；多普勒分 析算法可以采用比例分析法，分析得到的多普勒估计值表示为：
[0035]
[0036] 式中，α，β，γ为可设置的比例因子，取值范围为[0, 1]，且α+β+γ= 1。该算 法复杂度低，可以根据实际场景选择比例因子。当多普勒变化较快时，α多β多γ;当对 跟踪精度要求较高时，α<β<γ。
[0037]4.基于载波跟踪环结构完成载波跟踪：环路滤波器对多普勒估计值进行滤波， 滤波结果送入载波NC0 ;载波NC0根据多普勒估计值调整本地载波的频率和相位；下变频器 利用本地载波对接收信号进行数字下变频，实现环路对载波的精确跟踪。
[0038] 以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了【具体实施方式】对本发明进行 了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的 一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所 述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1. 一种CPFSK信号载波跟踪精度的提高方法，其特征在于包括如下步骤： 任意比降采样：采用重采样单元对任意速率CPFSK信号进行任意比降采样，把CPFSK信 号的采样速率降低为符号速率的整数倍； 多普勒信息提取：通过鉴频支路、MSD判决反馈支路以及MSD+TPC判决反馈支路对经过 降采样处理后的CPFSK信号进行多普勒信息提取； 多普勒分析：采用多普勒分析器对上述三个支路提取的多普勒信息进行分析，首先，分 别利用MSD判决反馈支路和MSD+TPC判决反馈支路的多普勒信息得到多普勒估计值；然后， 利用MSD判决反馈支路对应的多普勒估计值辅助鉴频支路去除CPFSK信号本身频率的干 扰，得到鉴频支路对应的多普勒估计值；接着，利用预测滤波器对MSD+TPC判决反馈支路的 多普勒估计值进行滤波；最后，根据当前信号所处的应用场景，选择合适的多普勒分析算法 对鉴频支路、MSD判决反馈支路的多普勒估计值以及MSD+TPC判决反馈支路的滤波输出结 果进行处理，得到当前时刻存在的多普勒的精确估计值； 基于载波跟踪环结构完成载波跟踪：通过环路滤波器对多普勒估计值进行滤波，滤波 结果送入载波数字控制振荡器NCO;载波NCO根据多普勒估计值，调整本地载波的频率和相 位；下变频器利用本地载波对接收信号进行数字下变频，实现环路对载波的精确跟踪。2. 如权利要求1所述的CPFSK信号载波跟踪精度的提高方法，其特征在于：在鉴频支 路中，利用鉴频器对CPFSK信号进行频率检测，得到包含多普勒频移的CPFSK信号频率值 fdis03. 如权利要求1所述的CPFSK信号载波跟踪精度的提高方法，其特征在于：在MSD判 决反馈支路中，利用MSD单元对CPFSK信号进行判决，再通过CPFSK调制单元对判决结果进 行再调制；去调制单元以再调制信号的共辄信号作为反馈信号，与经过延时后的CPFSK信 号相乘，得到仅反映多普勒频移的单频信号scd2(η)。4. 如权利要求1所述的CPFSK信号载波跟踪精度的提高方法，其特征在于：在MSD+TPC 判决反馈支路中，先后利用MSD单元和TPC译码单元对CPFSK信号进行解调和译码，再利用 TPC编码单元和CPFSK调制单元对译码结果进行再编码和再调制；去调制单元以再调制信 号的共辄信号作为反馈信号，与经过延时后的CPFSK信号相乘，得到仅反映多普勒频移的 单频信号scd3(n)。5. -种采用权利要求1所述方法的CPFSK信号载波跟踪系统，包括：下变频器（1)、重 采样单元（2)、鉴频支路（3)、MSD判决反馈支路（4)、MSD+TPC判决反馈支路（5)、多普勒分 析器（6)、环路滤波器（7)和载波NC0(8)，其特征在于：数字中频信号通过下变频器（1)输 入重采样单元（2)，重采样单元（2)对接收的CPFSK信号进行任意比降采样，把采样速率降 低为符号速率的整数倍，鉴频支路（3)、MSD判决反馈支路（4)和MSD+TPC判决反馈支路（5) 同时对降采样后的信号进行多普勒信息提取；通过多普勒分析器（6)对上述三个支路提取 的多普勒信息进行分析，得到多普勒估计值；经环路滤波器（7)对多普勒估计值进行滤波， 滤波结果送入载波数字控制振荡器NC0(8);载波NC0(8)根据滤波后的多普勒估计值，调整 本地载波的频率和相位；下变频器（1)利用载波NC0(8)产生的本地载波对中频接收信号进 行数字下变频。6. 如权利要求5所述的CPFSK信号载波跟踪系统，其特征在于：多普勒分析器对鉴频 支路、MSD判决反馈支路和MSD+TPC判决反馈支路提取的多普勒信息进行分析，首先，利用 单频信号scd2 (η)和scd3 (η)得到多普勒频率估计值fd2和fd3;然后，利用fd2的值辅助多普 勒分析器对鉴频支路输出频率值fdls进行分析，消除CPFSK信号频率的干扰，得到多普勒估 计值fdl;接着，利用预测滤波器对MSD+TPC判决反馈支路的多普勒估计值f,3进行滤波，利 用当前时刻之前的多普勒变化趋势对当前时刻的多普勒频移进行有效预测，得到多普勒预 测值f'd3;最后，根据当前信号所处的应用场景，选择合适的多普勒分析算法对多普勒估 计值fdl，fd2和多普勒预测值f' &进行处理，输出当前接收的CPFSK信号中存在的多普勒 的精确估计值/,。7. 如权利要求5所述的CPFSK信号载波跟踪系统，其特征在于：重采样单元以CPFSK信 号作为输入，首先利用累加器对输入进行累加，然后在使能信号有效时对累加结果进行采 样得到输出信号，同时对累加器清零，接着循环这个过程，完成对输入信号的任意比降采样 操作。8. 如权利要求5所述的CPFSK信号载波跟踪系统，其特征在于：MSD判决反馈支路 由MSD单元、CPFSK调制单元、延时模块和去调制单元组成，其中，MSD单元对CPFSK信号s(η)进行判决，得到符号ak，再通过CPFSK调制单元对判决结果进行再调制，输出调制信号 s' (η):式中，θι为再调制信号的初始相位；去调制单元以再调制信号s' (η)的共辄信号作 为反馈信号s"(n):接着对CPFSK信号做延时操作，使一个符号ak对应的延迟信号与该符号ak对应的反馈 信号对齐，即s(η)与(η)对齐；然后两信号相乘，得到单频信号scd2 (η)，其频率等于接收 信号中存在的多普勒频移值：9. 如权利要求5所述的CPFSK信号载波跟踪系统，其特征在于：多普勒分析器对单频 信号进行多普勒估计选择L&R算法、Fitz算法、改进的FFT算法、叉积鉴频算法或者其它对 单频信号进行频率检测的方法；预测滤波器选择卡尔曼滤波器来实现。10. 如权利要求6所述的CPFSK信号载波跟踪系统，其特征在于：多普勒分析算法采用 比例分析法，分析得到的多普勒估计值表示为：式中，α，β，γ为可设置的比例因子，取值范围为[〇，1]，且α+β+γ= 1。该算法复 杂度低，可以根据实际场景选择比例因子。当多普勒变化较快时，α多β多γ;当对跟踪 精度要求较高时，α<β<γ。
【专利摘要】本发明公开的一种CPFSK信号载波跟踪精度的提高方法，通过下述技术方案予以实现：重采样单元对CPFSK信号进行降速率处理；鉴频支路、MSD判决反馈支路以及MSD+TPC判决反馈支路同时对降速率后的CPFSK信号进行多普勒信息提取；多普勒分析器对三个支路提取的多普勒信息进行分析，得到多普勒的精确估计值；环路滤波器对多普勒估计值进行滤波后送入载波NCO，载波NCO根据载波频率和多普勒估计值产生本地载波；下变频器利用本地载波，对中频信号进行数字下变频，实现环路对载波的精确跟踪。本发明利用三个支路同时进行多普勒信息提取，根据不同应用场景选择合适的多普勒分析算法，能够在低信噪比下对多普勒精确估计，提高CPFSK信号的载波跟踪精度。
【IPC分类】G01S19/29
【公开号】CN105388500
【申请号】CN201510671381
【发明人】马松, 刘田, 袁田, 仇三山
【申请人】中国电子科技集团公司第十研究所
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月18日