一种采用多普勒频移速度补偿的数字压控振荡器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种全球卫星定位系统(后简称GNSS)信号跟踪环路中使用的数字压控振荡器。该数字压控振荡器利用一个额外的相位递增寄存器，对输入信号载波相位中的多普勒频移速度进行补偿，能解决高动态应用场景下和长时间相干积分时间情况下的载波多普勒频率色散问题。
【专利说明】一种采用多普勒频移速度补偿的数字压控振荡器
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子行业数字信号处理领域，尤其涉及一种采用多普勒频移速度补偿的数字压控振荡器。
【背景技术】
[0002]目前，全球导航卫星系统(GlobalNavigation Satellite System,简称 GNSS)信号跟踪技术多采用锁相环(Phase Locked Loop,简称PLL)和锁频环(Frequency LockedLoop，简称FLL)技术。由于卫星信号经过距离衰减、大气延迟、信号遮挡和多径效应等因素后到达接收机天线时，信号强度已经极度微弱，所以为了得到足够的信号增益，根据GNSS信号码分多址的信号特点，高灵敏度接收机一般采用延长积分时间的方法以获取足够高的处理增益。
[0003]以目前世界上最为成熟的GNSS系统，即美国的GPS为例，其民用码信号的伪随机码周期为I毫秒，伪随机码码片时间长度为1/1023毫秒，所以在一个伪随机码周期内的相干积分能提供
[0004]G=IOlog ~~ ?30.1iffi
Ll/1023」
[0005]的处理增益。
[0006]在实际工程经验中，一般用输入信号的载噪比(CNO)作为信号强弱的指标，该指标表现了信号功率和噪声功率密度的比值，考虑到GPS信号的信号带宽B，则其射频信号信噪比可以表示为
[0007]SNef = CNO-1Olog(B)
[0008]对于GPS 信号来说，B = 2.046MHz。
[0009]在经过了相干积分之后，得到的基带信号信噪比可以表示为
[0010]SNeaseband = SNef+G = CNO-1Olog (B)+30.1dB
[0011]下表给出了几种不同输入信号强度情况下的基带信噪比的情况。
[0012]表1:对不同CNO信号进行I毫秒相干积分后的基带信噪比
[0013]
【权利要求】
1.一种利用全球卫星定位系统信号多普勒频移速度进行补偿的数字压控振荡器，该数字压控振荡器包括相位步进寄存器，相位递增寄存器，相位累加寄存器，正弦和余弦查找表，基于最小二乘法的多普勒频移速度估计器，和相应的时钟信号和控制逻辑。
2.根据权利要求1所述的数字压控振荡器，其特征在于由基于最小二乘法的多普勒频移速度估计器对正在跟踪的卫星信号进行分析，得到其载波多普勒频移的速度，然后用来设置相位递增寄存器，相位步进寄存器在每一个更新时钟对相位递增寄存器的值进行累力口，然后相位累加器在每一个更新时钟对相位步进寄存器的值进行累加，最终输出的同相和正交信号由正弦余弦查找表依据相位累加器的相位值进行索引得到。
3.根据权利要求2所述的基于最小二乘算法的多普勒频移速度估计器，其特征在于通过最小二乘算法对正处于跟踪状态的卫星信号的载波多普勒频移量进行分析，对于一定历史时间长度之内的载波频率运用LSQ算法得到载波多普勒频移的一阶变化率，历史时间长度应该由用户根据卫星动态进行自适应调整。
4.根据权利要求2所述的相位递增寄存器，其特征在于为相位步进寄存器提供载波相位的加加速度，即载波相位的二阶导数。
5.根据权利要求2所述的相位步进寄存器，其特征在于，每一个更新时钟对相位递增寄存器的值进行累加，作为每个更新时钟相位累加器的递增量，当相位递增寄存器的值不为O时，相位步进寄存器的值动态体现了输入信号中的载波相位变化率。
6.根据权利要求2所述的相位累加寄存器，其特征在于在每一个更新时钟对相位步进寄存器的值进行累加。
7.根据权利要求2所述的正弦和余弦查找表，其特征在于预先由一定的相位分辨率对一个完整周期内的正弦和余弦信号进行采样量化，表的索引值为一个周期内的载波相位值，在每一个输出时钟根据相位累加寄存器中的载波相位值输出该相位值对应的正弦值和余弦值，分别对应同相输出和正交输出。
8.根据权利要求1所述的时钟信号，其特征在于该信号来自于GNSS中频信号的中频采样时钟。
9.根据权利要求1所述的控制逻辑，其特征在于负责相位步进寄存器，相位递增寄存器，相位累加寄存器等等的初始化、时钟更新和异常值检测。
【文档编号】G01S19/29GK103698782SQ201310398446
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】何炎 申请人:北京捷星广达科技有限责任公司