基于非相干式判别的自适应频率跟踪方法与流程

本发明属于通讯领域，具体涉及基于非相干式判别的自适应频率跟踪方法。

背景技术：

1、接收机内部通过锁频环复制一个包含多普勒频移在内的载波频率，使其尽可能地的与实际接收到的信号载波频率保持一致，因而锁频环首先需要鉴别出接收载波与复制载波之间的频率差异，然后相应的去调节载波数控振荡器所输出的复制载波频率，经过连续多次的反馈与循环之后，最终是两者的频率达到动态一致。

2、传统的锁频环fll在snr比较小或者有其干扰的情况下，其频率捕获范围往往不能满足捕获条件，为此，传统的频率牵引方法是一种基于并行的牵引方法。这种方法的缺点主要表现为耗费资源大，牵引的频差越大，则所需的资源越多。而且传统的鉴频器耗费资源很大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提供基于非相干式判别的自适应频率跟踪方法，能够更好的进行信号频率搜索与跟踪。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、基于非相干式判别的自适应频率跟踪方法，包括以下步骤：

4、获取信号，并设定非相干式的初始值；

5、对信号进行混频处理，取高位得到混频信号；

6、对混频信号进行非相干求和，得到混频功率；

7、对混频功率进行鉴频处理，得到鉴频信号；

8、对鉴频信号进行滤波；

9、计算滤波后的信号的频差控制字；

10、预设判决门限，若滤波后的鉴频信号小于判决门限，则对鉴频信号的频率进行搜索，并对频差控制字进行更新，重新进行混频处理；若滤波后的鉴频信号大于等于判决门限，则根据当前鉴频信号的频率控制字计算相位控制字，完成跟踪。

11、本发明进一步的改进在于，获取信号，信号的表达式为：

12、si(n)＝cos(2πfc/fsn)

13、其中，si(n)为信号，fc为数字中频，fs为采样频率，

14、本发明进一步的改进在于，设定非相干式的初始值，具体包括：

15、设定非相干点数次序编号m的初始值为1，m为正整数；

16、设定初始搜索计数器cou的初始值为0；

17、设定同向支路的相干累值iprev和正交支路的相干累值qprev的初始值为0；

18、设定锁住状态tra的初始值为0，其中，0表示未进入跟踪状态，1表示进入跟踪状态；

19、设定累加频差fsu的初始值为0；

20、设定相位控制字p的初始值为0。

21、本发明进一步的改进在于，对信号进行混频处理，取高位得到混频信号的步骤中，具体包括：

22、混频原始信号为：

23、s(m，n′)＝si(n′+nco(m-1))

24、其中，s(m，n′)为混频原始信号，m为非相干点数次序编号，n′＝0，1，2，...，nco-1，nco为相干积累点数；

25、将频率控制字k、数控振荡器输出信号位宽m，相位控制字p作为输入参数，则

26、[si(n)，sq(n)]＝nco(k，m，nco，p)

27、输出的i路信号si(n′)和q路信号sq(n′)表示为：

28、

29、

30、其中，lnco为输出正余弦信号的位宽，fnco为数控振荡器输出正余弦信号频率；

31、将混频原始信号s(m，n′)分别与i路信号si(n′)和q路信号sq(n′)进行混频，取高位后得到混频后的i路信号s′i(n′)和q路信号s′q(n′)，表示为：

32、

33、

34、本发明进一步的改进在于，对混频信号进行非相干求和，得到混频功率的步骤中，具体包括：

35、对混频后的i路信号s′i(n′)和q路信号s′q(n′)进行相干积分求和，得到：

36、

37、

38、其中，nco为数控振荡器输出信号长度；

39、混频功率p1的计算方法如下：

40、p1＝i2+q2。

41、本发明进一步的改进在于，对混频功率进行鉴频处理，得到鉴频信号的步骤中，具体包括：

42、设定p′＝p1/nsfc，nsfc为缩放因子，p″＝2k，k满足2k-1≤p′≤2k；

43、则鉴频信号f_ad为：

44、

45、其中，qprev为正交支路的相干累加值，iprev为同向支路的相干累加值，i为同相支路累加值。

46、本发明进一步的改进在于，对鉴频信号进行滤波的步骤中，具体包括：

47、δf＝c1×f_ad+tmp

48、tmp＝c2×f_ad+tmp

49、其中，δf为滤波后的鉴频信号，c1为环路滤波器第一系数，f_ad为鉴频信号，tmp为环路滤波器后项值，c2为环路滤波器第二系数。

50、本发明进一步的改进在于，计算滤波后的信号的频差控制字δk的具体方法如下：

51、δk＝δf2l/fs

52、其中，l为数控振荡器的字长，fs为信号的采样频率。

53、本发明进一步的改进在于，预设判决门限t，t＞0，若滤波后的鉴频信号p′小于判决门限t，则对鉴频信号的频率进行搜索，并对频差控制字进行更新，重新进行混频处理的步骤中，具体包括：

54、如果p′＜t则开始进行频率搜索进行频率控制字k更新，表示如下：

55、

56、tra＝0

57、cou′＝cou+1

58、其中，k0为初始频率控制字，cou为初始搜索计数器，δk′为频差控制字，锁住状态为未进入跟踪状态，始搜索计数器自加一。

59、本发明进一步的改进在于，预设判决门限t，t＞0，若滤波后的鉴频信号大于等于判决门限，则根据当前鉴频信号的频率控制字计算相位控制字，完成跟踪的步骤中，具体包括：

60、若锁住状态为未进入跟踪状态，则：

61、

62、k＝k0+δk

63、cou＝0

64、其中，k0为初始频率控制字，cou为初始搜索计数器，δk′为频差控制字，δk为频差控制字；

65、相位控制字p的计算方法如下：

66、

67、

68、为相位增量，nco为数控振荡器输出信号长度，lp为相位控制字的位宽。

69、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

70、本发明是在原有的锁频环的基础上进行改进而得到的，对输入的数字信号进行混频、相干积分、求功率、鉴频和环路滤波，产生率控制字与相位控制字，而后进行跟踪鉴别，从而形成一个闭环过程。如果没在捕获范围就进行重新选择频率控制字，最后将频率控制字与输入给数控振荡器函数作为输入，如此不断循环，不满足条件则重新进行判断、选择。直到进入稳定的频率跟踪为止。本发明的频率牵引方式采用基于非相干判决的频率牵引方式，能够更好的进行信号频率搜索与跟踪，并且突破了牵引范围越广，所消耗资源约多的弊端，采用自动搜索频点的方式，直到搜索捕获范围的频点为止。本发明耗费资源少，比传统技术稳定性好，能应用于更加复杂的环境。