高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法及装置与流程

1.本技术涉及卫星通信领域，具体涉及一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法及装置。


背景技术：

2.大动态卫星通信系统能够为全球覆盖范围内各种移动终端提供多样可靠的服务，在当今的无线通信世界中发挥至关重要的作用。随着数字电路技术的发展，特别是fpga技术的普遍应用，采用fpga的全数字锁相环被广泛应用于大动态卫星通信系统的频率捕获与锁定中。
3.现有技术应用于大动态卫星通信系统中的传统全数字锁相环，在鉴相阶段使用相邻符号进行相位鉴定，在滤波阶段对测量出的频偏进行统一滤波，但在一方面，由于大动态卫星通信系统的卫星链路的远距离传输，使得信号的信噪比较低，信道较为恶劣，另一方面，由于地面移动设备的高机动性会产生较大的多普勒频偏，使得接收到的信号频率快速变动，必须在频偏范围内进行相关运算，导致传统全数字锁相环在进行频率捕获和锁定时，使用相邻信号进行频偏测量，导致锁相环进入锁定状态缓慢，难以满足高机动大动态系统对于频偏的快速捕获与锁定的要求。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法及装置，通过间隔符号进行鉴相和频偏测量，能够提高锁相环在高机动大动态系统下的抗干扰与抗噪声能力，从而快速捕获并跟踪到解扩信号，以满足高机动大动态系统对于频偏的快速捕获与锁定的要求。
5.第一方面，本技术提供了一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法，应用于锁相环，所述方法包括：对解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的初始相位；基于所述解扩信号的最大符号数量，确定用于解卷绕的第一数量以及用于计算频偏数值的第二数量；若所述接收到的解扩信号的符号数量大于所述第一数量，则隔离所述第一数量个符号对所述解扩信号的初始相位进行解卷绕，得到解绕相位；若所述接收到的解扩信号的符号数量大于所述第一数量与第二数量之和，则基于所述解绕相位，隔离所述第二数量个符号计算所述解扩信号的频偏数值；基于所述频偏数值对所述解扩信号进行三阶段环路滤波，得到校正信号；基于所述频偏数值对所述校正信号进行频偏修正，直至所述锁相环进入锁定状态。
6.通过采用上述技术方案，分别隔离若干个符号对解扩信号进行解卷绕以及频偏计算，并根据求取的频偏数值进行三阶段环路滤波以及频偏修正，能够提升锁相环的抗干扰
与抗噪声的能力，缩短锁相环的入锁时间，从而快速捕获并跟踪到解扩信号，以满足高机动大动态系统对于频偏的快速捕获与锁定的要求。
7.可选的，所述对解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的相位差值，包括：对码片级的原始解扩信号的扩频码长度个采样点进行积分，得到符号级的解扩信号；使用相位角计算公式对所述符号级的解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的初始相位；所述相位角计算公式为：thetap(n)＝angle(sum_p(n))；其中，thetap(n)为所述解扩信号的第n个符号的初始相位，angle为相位角运算符，sum_p(n)为所述解扩信号的第n个符号。
8.通过采用上述技术方案，对解扩之后的解扩信号求取初始相位，便于掌握解扩信号的相位的大致范围，为后续进行解卷绕以及频偏求取奠定基础。
9.可选的，所述基于所述解扩信号的单位相偏值以及最大相位偏移，确定第一数量以及第二数量，包括：使用单位相偏公式计算所述解扩信号的单位相偏值；基于所述解扩信号的最大相位偏移以及所述单位相偏值，使用取整公式计算所述解扩信号的最大符号数量；将小于所述最大符号数量的一半的正整数确定为第一数量，将小于所述最大符号数量的正整数确定为第二数量。
10.通过采用上述技术方案，需要保证隔离的符号数量的相位偏移小于π，避免相位偏移超出π引起的相位误判的误差。
11.可选的，所述单位相偏公式为：pha＝(2π*δf*ln)/fs；其中，pha为所述单位相偏值，δf为所述解扩信号的最大频偏，ln为所述解扩信号的扩频码长度，fs为码片采样速率；所述取整公式为：maxsymb＝floor(π/pha)；其中maxsymb为所述最大符号数量，floor为所述向下取整运算符，pha为所述单位相偏值。
12.通过采用上述技术方案，计算单个符号导致的单位相偏值，以向下取整的方式计算出小于π的最大符号数量，能够在锁相环的初始阶段，使用较少符号进行盲处理时，也能确定处最大符号数量。
13.可选的，所述隔离所述第一数量个符号对所述解扩信号的初始相位进行解卷绕，得到解绕相位，包括：获取隔离第一数量个符号的所述解扩信号的第一初始相位以及第二初始相位，所述第一初始相位为所述解扩信号在后进行相位求取的符号对应的初始相位；使用第一初始相位减去第二初始相位，得到初始相位差值；调用round函数计算所述初始相位差值与π的比值，得到返回数值；使用所述第一初始相位减去所述返回数值与π的乘积，得到所述第一初始相位对
应的解绕相位。
14.通过采用上述技术方案，隔离第一数量个符号进行解卷绕，相比于使用相邻信号进行解卷绕，能够增加解卷绕的准确性与灵活性。
15.可选的，所述基于所述解绕相位，隔离所述第二数量个符号计算所述解扩信号的频偏数值，包括：基于所述解绕相位，隔离所述第二数量个符号使用频偏转换公式计算所述解扩信号的频偏数值；所述频偏转换公式为：foe＝(thetap(n)-thetap(n-dist2))*(fs/(2*π*ln*dist2))；其中，foe为频偏数值，thetap(n)-thetap(n-dist2)为间隔所述第二数量个符号的解绕相位的相位差值，fs为采样速率，ln为所述解扩信号的扩频码长度，dist2为所述第二数量。
16.通过采用上述技术方案，能够将频偏导致的相位差值转化为频偏数值，在锁相环的第一轮修正中消除频偏对相位的影响，使得后续的相位变化导致的残留频偏均为噪声导致，使得后续相位呈现平坦形式的细微变动。
17.可选的，所述基于所述频偏数值对所述校正信号进行频偏修正之后，还包括：将所述第一数量替换为第三数量，将所述第二数量替换为第四数量，所述第三数量大于所述第一数量且大于所述最大符号数量的一半，所述第四数量大于所述第二数量且大于所述最大符号数量。
18.通过采用上述技术方案，在稳定跟踪之后，相位差值与频偏较小，能够隔离更远距离进行解卷绕及频偏计算，从而能够抵抗更多的噪声，进一步加快锁相环跟踪速度。
19.第二方面，本技术提供了一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定装置，所述装置包括：初始相位求取模块，用于对解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的初始相位；间隔数量确定模块，用于基于所述解扩信号的最大符号数量，确定用于解卷绕的第一数量以及用于计算频偏数值的第二数量；解卷绕模块，用于若所述接收到的解扩信号的符号数量大于所述第一数量，则隔离所述第一数量个符号对所述解扩信号的初始相位进行解卷绕，得到解绕相位；频偏计算模型，用于若所述接收到解扩信号的符号数量大于所述第一数量与第二数量之和，则基于所述解绕相位，隔离所述第二数量个符号计算所述解扩信号的频偏数值；滤波模块，用于基于所述频偏数值对所述解扩信号进行三阶段环路滤波，得到校正信号；频偏修正模块，用于基于所述频偏数值对所述校正信号进行频偏修正，直至所述锁相环进入锁定状态。
20.第三方面，本技术提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述任意一项所述的方法。
21.第四方面，本技术提供了一种电子设备，包括处理器、存储器和收发器，所述存储器用于存储指令，所述收发器用于和其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存
储的指令，以使所述电子设备执行上述任意一项方法。
22.综上所述，本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，具有如下技术效果或优点：分别隔离若干个符号对解扩信号进行解卷绕以及频偏计算，并根据求取的频偏数值进行三阶段环路滤波以及频偏修正，能够提升锁相环的抗干扰与抗噪声的能力，缩短锁相环的入锁时间，从而快速捕获并跟踪到解扩信号，以满足高机动大动态系统对于频偏的快速捕获与锁定的要求。
附图说明
23.图1是现有技术中的一种测量频偏的示意图；图2是本技术实施例提供的一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法的流程示意图；图3是本技术实施例提供的一种锁相环的结构示意图；图4是本技术实施例提供的一种相位周期性变动的仿真示意图；图5是本技术实施例提供的一种启动阶段的结构示意图；图6是本技术实施例提供的一种相位解卷绕的仿真示意图；图7是本技术实施例提供的一种不同阶段测量的频偏数值的仿真示意图；图8是本技术实施例提供的一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定装置的结构示意图；图9是本技术实施例的公开的一种电子设备的结构示意图。
24.附图标记说明：10、初始相位计算模块；20、间隔数量确定模块；30、相位解卷绕模块；40、频偏数值计算模块；50、滤波模块；60、频偏修正模块；900、电子设备；901、处理器；902、通信总线；903、用户接口；904、网络接口；905、存储器。
具体实施方式
25.为了使本领域的技术人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
26.在本技术实施例的描述中，“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
27.在本技术实施例的描述中，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
28.本技术提供的技术方案可以应用于高机动大动态系统场景中，具体应用于高机动大动态的卫星通信系统的锁相环中。
29.首先对本技术实施的具体场景作简要介绍，大动态卫星通信系统的远距离传输导致信号的信噪比较低，信道较为恶劣，同时地面移动设备的高机动性会产生较大的多普勒频偏，使得接收到的信号频率快速变动。此处地面移动设备不仅限于只在地面上机动设备，飞机、无人机、船只等与卫星建立连接的设备均在本技术保护范围内。
30.请参见图1，为现有技术中的一种测量频偏的示意图，现有技术的锁相环使用相邻符号进行相位鉴定与频偏测量，从图中可以得出，现有技术频偏测量收敛是一个缓慢过程，需要800多个符号，频偏的测量偏差才可以控制在200hz之内，无法满足高机动大动态系统对频偏的快速捕获要求。
31.基于上述问题，本技术实施例通过分别隔离若干个符号对解扩信号进行解卷绕以及频偏计算，并根据求取的频偏数值进行三阶段环路滤波以及频偏修正，能够提升锁相环的抗干扰与抗噪声的能力，缩短锁相环的入锁时间，在启动后10个符号之内就可以将频偏的测量偏差控制在200hz之内，从而快速捕获并跟踪到解扩信号，以满足高机动大动态系统对于频偏的快速捕获与锁定的要求。
32.请参见图2，为本技术实施例提供的一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法的流程示意图，该方法可依赖于计算机程序实现，可依赖于单片机实现，也可运行于基于冯诺依曼体系的高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定装置上。该计算机程序可集成在应用中，也可作为独立的工具类应用运行。本技术实施例以对扩频信号进行处理的锁相环为例，对高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法的具体步骤做详细说明。
33.请参见图3，为本技术实施例提供的一种锁相环的结构示意图，可参照图3帮助理解下述实施例。
34.s01，对解扩信号进行相位求取，得到解扩信号的初始相位。
35.在进行通信频率捕获时，需要获知解扩信号的相位的大体情况，以便后续的装置的部署与参数的设定，其中解扩信号为接收信号使用扩频码解扩之后的信号。
36.在s01的具体方法中，包括：s011，对码片级的原始解扩信号的扩频码长度个采样点进行积分，得到符号级的解扩信号。
37.扩频码为发送端对信号进行扩频的二进制码，在接收端进行解扩时同样需要用到，将扩频码长度个采样点进行积分，得到符号级的扩频信号，即扩频码长度个码片积分变成一个符号。
38.s012，使用相位角计算公式对符号级的解扩信号进行相位求取，得到解扩信号的初始相位。
39.相位角计算公式为：thetap(n)＝angle(sum_p(n))；其中，thetap(n)为解扩信号的第n个符号的初始相位，angle为相位角运算符，sum_p(n)为解扩信号的第n个符号。
40.thetap(n)为解扩信号p的第n个符号的初始相位，angle用于求复数矩阵相位角的弧度值，返回结果为-π到π，上述积分得到的符号级的解扩信号为复数。
41.s02，基于解扩信号的最大符号数量，确定用于解卷绕的第一数量以及用于计算频
偏数值的第二数量。
42.最大符号数量为相位偏差不超过π的符号数量的最大值，后续的解卷绕采用隔离第一数量个符号的方式，计算频偏数值采用隔离第二数量个符号的方式，若相隔的符号数量太大，则会引入相位误判的误差，因此需要对第一数量以及第二数量进行限定。
43.在s02的具体方法中，包括：s021，使用单位相偏公式计算解扩信号的单位相偏值。
44.单位相偏公式为：pha＝(2π*δf*ln)/fs；其中，pha为单位相偏值，δf为解扩信号的最大频偏，ln为解扩信号的扩频码长度，fs为码片采样速率。
45.单位相偏值为每经历一个符号会导致的相偏大小。举例来说，adc采集的信号码片采样速率fs＝32mhz，最大频偏δf＝10khz，扩频码长度ln＝128，因此计算得到的单位相偏值pha＝2π*10*128/32000＝0.08π。
46.s022，基于解扩信号的最大相位偏移以及单位相偏值，使用取整公式计算解扩信号的最大符号数量。
47.取整公式为：maxsymb＝floor(π/pha)；其中maxsymb为最大符号数量，floor为向下取整运算符，pha为单位相偏值。
48.举例来说，上述计算得到单位相偏值为0.08π，计算得出的最大符号数量maxsymb＝12。请参见图4，为本技术实施例提供的一种相位周期性变动的仿真示意图，图中频偏引入的相位偏移从-π到π经历了24个符号，所以相位经历π的变动会经历12个符号，进一步验证了上面的最大符号数量的推导正确。
49.s023，将小于最大符号数量的一半的正整数确定为第一数量，将小于最大符号数量的正整数确定为第二数量。
50.基于最大符号数量确定第一数量，第一数量为：dist1《maxsymb/2；基于最大符号数量确定第二数量，第二数量为：dist2《maxsymb。
51.举例来说，上述计算出的最大符号数量为12，则第一数量为(0，6)中的正整数，第二数量为(0，12)中的正整数。
52.s03，若接收到的解扩信号的符号数量大于第一数量，则隔离第一数量个符号对解扩信号的初始相位进行解卷绕，得到解绕相位。
53.请参见图5，为本技术实施例提供的一种启动阶段的结构示意图，启动阶段包括原始信号相位求取和相位解卷绕，存储相位信息为后续求取频率奠定基础。
54.判断进入的解扩信号的符号数量是否大于第一数量，其用意为需要进入的符号长度足以支撑隔离第一数量个点进行计算，才开始进行解卷绕操作。
55.在一种可行的实施方式中，获取隔离第一数量个符号的解扩信号的第一初始相位以及第二初始相位，第一初始相位为解扩信号在后进行相位求取的符号对应的初始相位；使用第一初始相位减去第二初始相位，得到初始相位差值；调用round函数计算初始相位差
值与π的比值，得到返回数值；使用第一初始相位减去返回数值与π的乘积，得到第一初始相位对应的解绕相位。
56.针对具体的解卷绕过程，使用下述程序进行解释说明。
57.if n》dist1；dipha(n)＝thetap(n)-thetap(n-dist1)；dpcorr＝round(dipha(n)/(pi))；thetap(n)＝thetap(n)-pi*dpcorr；其中，n为解扩信号的第n个符号，dist1为第一数量，thetap(n)为第n个符号的第一初始相位，thetap(n-dist1)为第(n-dist1)个符号的第二初始相位，dipha(n)为初始相位差值，dpcorr为初始相位差值与π的返回数值，举例来说，若求得的初始相位差值小于π/2，则返回数值返回0，若求得的初始相位差值大于等于π/2，则返回数值返回1，最后基于返回数值得到更新后的解绕相位。
58.请参见图6，为本技术实施例提供的一种相位解卷绕的仿真示意图，图中69个符号的位置，开始对解扩信号进行频率修正处理，由于此时有信号频率的修正，故此后续信号相位基本不会再呈现锯齿形变动，因为此时频偏修正后，相位的变动仅仅是由于噪声导致残留频偏的影响。所以后续相位呈现平坦形式的滑动细微变动。
59.需要理解的是，上述针对bpsk信号的前后两个符号相位相减，相减的结果为-π，0，π三种可能，因此bpsk的round运算设置基准值为π，在另一种可能的实时方式中，针对qpsk信号的前后两个符号相位相减，相减的结果为-π，-π/2，0，π/2，π五种可能，因此qpsk的round运算设置基准值为π/2，上述程序或公式可对应修改。
60.在一种可能的实施方式中，针对bpsk/qpsk信号，可采用最大似然信号相位差作为频偏导致前后的相位差，采用最大似然解能够提高抵抗噪声的能力。
61.s04，若接收到的解扩信号的符号数量大于第一数量与第二数量之和，则基于解绕相位，隔离第二数量个符号计算解扩信号的频偏数值。
62.判断进入的解扩信号的符号数量是否大于第一数量与第二数量，其用意为需要进入的符号长度足以支撑隔离长度以进行频偏计算。
63.基于解绕相位，隔离第二数量个符号使用频偏转换公式计算解扩信号的频偏数值；频偏转换公式为：foe＝(thetap(n)-thetap(n-dist2))*(fs/(2*π*ln*dist2))；其中，foe为频偏数值，thetap(n)-thetap(n-dist2)为间隔第二数量个符号的解绕相位的相位差值，fs为采样速率，ln为解扩信号的扩频码长度，dist2为第二数量。
64.可通过数控振荡器实现将相位的变动转换为频偏数值，计算得到的频偏数值在第一次启动阶段为原始频偏，后续计算得到的频偏数值为残留频偏，原始频偏和残留频偏共用初始相位计算模块、相位解卷绕模块和频偏数值计算模块。
65.s05，基于频偏数值对解扩信号进行三阶段环路滤波，得到校正信号。
66.请参见图7，为本技术实施例提供的一种不同阶段测量的频偏数值的仿真示意图，下面将参照图7对三阶段环路滤波作详细阐述。
67.第一阶段的滤波处理为对初始频率的iir滤波，在49个符号之前，直接计算原始频率。
68.第二阶段的滤波处理为过渡阶段，保持频偏数值，此阶段为40到77个符号，保持当前频偏数值，等待后续信号完成频偏修正。
69.第三阶段的滤波处理为对残留频偏的iir滤波，此阶段为符号77之后，后续的频偏在100hz之内，隔离的两个相位均进行修正之后开始残留频偏计算，使得测量的频偏更加趋近于设置的频偏，在实际中为趋近于原始信号的频偏，使得频偏测量更趋于稳定。
70.s06，基于频偏数值对校正信号进行频偏修正，直至锁相环进入锁定状态。
71.将第一数量替换为第三数量，将第二数量替换为第四数量，第三数量大于第一数量且大于最大符号数量的一半，第四数量大于第二数量且大于最大符号数量。
72.在经过启动状态的计算与修正之后，进入稳定跟踪状态，为了满足系统抗噪声和抗干扰的要求，对隔离的符号数量可以突破最大符号数量的限制，因此可将第一数量与第二数量进行替换，使得相位偏差的计算能够抵抗更多的噪声。
73.下述为本技术的装置实施例，可以用于执行本技术方法实施例。对于本技术装置实施例中未披露的细节，请参照本技术方法实施例。
74.请参见图8，其示出了本技术一个示例性实施例提供的高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定装置的结构示意图。该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为装置的全部或一部分。该装置包括初始相位计算模块10、间隔数量确定模块20、相位解卷绕模块30、频偏数值计算模块40、滤波模块50以及频偏修正模块。
75.初始相位计算模块10，用于对解扩信号进行相位求取，得到解扩信号的初始相位；间隔数量确定模块20，用于基于解扩信号的最大符号数量，确定用于解卷绕的第一数量以及用于计算频偏数值的第二数量；相位解卷绕模块30，用于若接收到的解扩信号的符号数量大于第一数量，则隔离第一数量个符号对解扩信号的初始相位进行解卷绕，得到解绕相位；频偏数值计算模块40，用于若接收到解扩信号的符号数量大于第一数量与第二数量之和，则基于解绕相位，隔离第二数量个符号计算解扩信号的频偏数值；滤波模块50，用于基于频偏数值对解扩信号进行三阶段环路滤波，得到校正信号；频偏修正模块60，用于基于频偏数值对校正信号进行频偏修正，直至锁相环进入锁定状态。
76.需要说明的是：上述实施例提供的装置在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置和方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
77.本技术实施例还提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质可以存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行如上述图1-图8所示实施例的高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法，具体执行过程可以参照图1-图8所示实施例的具体说明，在此不进行赘述。
78.本技术还公开一种电子设备。参照图9，图9是本技术实施例的公开的一种电子设备的结构示意图。该电子设备900可以包括：至少一个处理器901，至少一个网络接口904，用户接口903，存储器905，至少一个通信总线902。
79.其中，通信总线902用于实现这些组件之间的连接通信。
80.其中，用户接口903可以包括显示屏(display)、摄像头(camera)，可选用户接口903还可以包括标准的有线接口、无线接口。
81.其中，网络接口904可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。
82.其中，处理器901可以包括一个或者多个处理核心。处理器901利用各种接口和线路连接整个服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器905内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器905内的数据，执行服务器的各种功能和处理数据。可选的，处理器901可以采用数字信号处理(digital signal processing，dsp)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)、可编程逻辑阵列(programmable logic array，pla)中的至少一种硬件形式来实现。处理器901可集成中央处理器(central processing unit，cpu)、图像处理器(graphics processing unit，gpu)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，cpu主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器901中，单独通过一块芯片进行实现。
83.其中，存储器905可以包括随机存储器(random access memory，ram)，也可以包括只读存储器(read-only memory)。可选的，该存储器905包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器905可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器905可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及的数据等。存储器905可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器901的存储装置。参照图9，作为一种计算机存储介质的存储器905中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法的应用程序。
84.在图9所示的电子设备900中，用户接口903主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器901可以用于调用存储器905中存储一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法的应用程序，当由一个或多个处理器901执行时，使得电子设备900执行如上述实施例中一个或多个的方法。需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必需的。
85.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
86.在本技术所提供的几种实施方式中，应该理解到，所披露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连
接，可以是电性或其他的形式。
87.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
88.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
89.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本技术各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：u盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
90.以上者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。
91.本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

技术特征：
1.一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法，其特征在于，应用于锁相环，所述方法包括：对解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的初始相位；基于所述解扩信号的最大符号数量，确定用于解卷绕的第一数量以及用于计算频偏数值的第二数量；若所述接收到的解扩信号的符号数量大于所述第一数量，则隔离所述第一数量个符号对所述解扩信号的初始相位进行解卷绕，得到解绕相位；若所述接收到的解扩信号的符号数量大于所述第一数量与第二数量之和，则基于所述解绕相位，隔离所述第二数量个符号计算所述解扩信号的频偏数值；基于所述频偏数值对所述解扩信号进行三阶段环路滤波，得到校正信号；基于所述频偏数值对所述校正信号进行频偏修正，直至所述锁相环进入锁定状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的相位差值，包括：对码片级的原始解扩信号的扩频码长度个采样点进行积分，得到符号级的解扩信号；使用相位角计算公式对所述符号级的解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的初始相位；所述相位角计算公式为：thetap(n)=angle(sum_p(n))；其中，thetap(n)为所述解扩信号的第n个符号的初始相位，angle为相位角运算符，sum_p(n)为所述解扩信号的第n个符号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述解扩信号的单位相偏值以及最大相位偏移，确定第一数量以及第二数量，包括：使用单位相偏公式计算所述解扩信号的单位相偏值；基于所述解扩信号的最大相位偏移以及所述单位相偏值，使用取整公式计算所述解扩信号的最大符号数量；将小于所述最大符号数量的一半的正整数确定为第一数量，将小于所述最大符号数量的正整数确定为第二数量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述单位相偏公式为：pha=(2π*
∆
f*ln)/fs；其中，pha为所述单位相偏值，
∆
f为所述解扩信号的最大频偏，ln为所述解扩信号的扩频码长度，fs为码片采样速率；所述取整公式为：maxsymb=floor(π/pha)；其中maxsymb为所述最大符号数量，floor为所述向下取整运算符，pha为所述单位相偏值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔离所述第一数量个符号对所述解扩信号的初始相位进行解卷绕，得到解绕相位，包括：获取隔离第一数量个符号的所述解扩信号的第一初始相位以及第二初始相位，所述第
一初始相位为所述解扩信号在后进行相位求取的符号对应的初始相位；使用第一初始相位减去第二初始相位，得到初始相位差值；调用round函数计算所述初始相位差值与π的比值，得到返回数值；使用所述第一初始相位减去所述返回数值与π的乘积，得到所述第一初始相位对应的解绕相位。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述解绕相位，隔离所述第二数量个符号计算所述解扩信号的频偏数值，包括：基于所述解绕相位，隔离所述第二数量个符号使用频偏转换公式计算所述解扩信号的频偏数值；所述频偏转换公式为：foe=(thetap(n)-thetap(n-dist2))*(fs/(2*π*ln*dist2))；其中，foe为频偏数值，thetap(n)-thetap(n-dist2)为间隔所述第二数量个符号的解绕相位的相位差值，fs为采样速率，ln为所述解扩信号的扩频码长度，dist为所述第二数量。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述频偏数值对所述校正信号进行频偏修正之后，还包括：将所述第一数量替换为第三数量，将所述第二数量替换为第四数量，所述第三数量大于所述第一数量且大于所述最大符号数量的一半，所述第四数量大于所述第二数量且大于所述最大符号数量。8.一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定装置，其特征在于，所述装置包括：初始相位计算模块（10），用于对解扩信号进行相位求取，得到所述解扩信号的初始相位；间隔数量确定模块（20），用于基于所述解扩信号的最大符号数量，确定用于解卷绕的第一数量以及用于计算频偏数值的第二数量；相位解卷绕模块（30），用于若所述接收到的解扩信号的符号数量大于所述第一数量，则隔离所述第一数量个符号对所述解扩信号的初始相位进行解卷绕，得到解绕相位；频偏数值计算模块（40），用于若所述接收到解扩信号的符号数量大于所述第一数量与第二数量之和，则基于所述解绕相位，隔离所述第二数量个符号计算所述解扩信号的频偏数值；滤波模块（50），用于基于所述频偏数值对所述解扩信号进行三阶段环路滤波，得到校正信号；频偏修正模块（60），用于基于所述频偏数值对所述校正信号进行频偏修正，直至所述锁相环进入锁定状态。9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1~7任意一项所述的方法。10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器和收发器，所述存储器用于存储指令，所述收发器用于和其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行如权利要求1~7任意一项所述的方法。

技术总结
本申请提供一种高机动大动态系统的通信频率快速捕获和锁定方法及装置，涉及卫星通信领域。其中方法包括：对解扩信号的初始相位进行估计，分别隔离若干个符号对解扩信号进行解卷绕以及频偏计算，并根据求取的频偏数值进行三阶段环路滤波以及频偏修正，能够提升锁相环的抗干扰与抗噪声的能力，缩短锁相环的入锁时间，从而快速捕获并跟踪到解扩信号，以满足高机动大动态系统对于频偏的快速捕获与锁定的要求。要求。要求。


技术研发人员：熊军 马杰 孙作亮
受保护的技术使用者：北京睿信丰科技有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/8/9