PN码相位精确测量的累加最小二乘法

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1、2016年10月第42卷第10期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsCIctober2016V01．42No．10http：／／bhxb．buaa．edu．cajbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2015．0620PN码相位精确测量的累加最小二乘法张波1’2，郭英1’3一，齐子森1，张东伟1，张坤峰1(1．空军工程大学信息与导航学院，西安710077；2．空军航空大学信息对抗系，长春130022；3．通信网信息传输与分发技术重点实验室，石家庄

2、050081)摘要：利用最小二乘(Ls)法可以实现PN码相位的精确测量，但该方法对粗同步要求高，难以满足实际工程需求。给出了一种新的累加LS法的实现结构，在该结构下根据鉴相曲线的波形变化特征，利用累加后的离散鉴相曲线的最大值和最小值点作为特征基准点，取最值之间的数据进行LS线性拟合，实现粗同步于半个码元宽度以内的伪码相位精确测量。理论分析表明，该方法的鉴相特性呈线性特征，可以有效使用累加LS线性拟合方法。仿真结果表明，该方法相比于其他方法使用范围更广，测量精度更高。关键词：直序扩频(DSSS)信号；PN码；精确测量；最小二乘(LS)法；鉴相曲线中图分类号：TN914．42文献标识码：A

3、文章编号：1001-5965(2016)10—2265-06在数字直扩系统中，PN码相位的测量精度直接决定了扩频同步或测距的精度。扩频同步多采用码跟踪环的方法¨。J，须要迭代循环，运算量较大。现有众多PN码相位精确测量方法的测量精度均依赖于采样频率，而采样频率的增加会成倍数增加处理的运算量和复杂度。因此，最常使用的方法是借助于内插或拟合思想实现超采样率级的PN码相位精确测量。文献[4石]分别使用最大的3个相关值进行两点线性内插、三角内插或者抛物线内插以提高相位测量精度，但该类内插方法提高PN码相位的测量精度的效果不明显，测量精度提高较小。文献[7]提出了使用分段相关来提高系统的抗频偏能

4、力，但是该方法没有考虑如何提高同步精度。文献[8]利用相关峰两侧的数据作直线拟合实现精确同步，虽然精度高，但如文献[9]指出相关曲线的非理想特性对于伪码同步精度影响较大，因此该方法难以满足工程需求。文献[10．16]提出了采用最小二乘拟合的方法提高PN码相位测量精度，相对于内插类方法该方法实现简单，同步精度高。文献[10]最早提出用最小二乘(LS)法提高测量精度，但该方法测量范围较小，仅适合于PN码相位误差在一个采样点以内的测量区域。文献[11]在文献[10]的基础上进行改进，利用延迟锁相环(DLL)S型鉴相曲线中间部分的线性特点，采用最小二乘法，得到精确PN序列相位值。但该方法要求先

5、进行DLL跟踪，保证粗同步误差在一个采样点偏差以内，而DLL跟踪过程又较为复杂，如果不跟踪，在粗同步误差较大时，该方法不再适用。文献[12]提出一种有效抵抗频偏的基于最小二乘法的测相方案，具有精度高的优点，但该方法仍受制于应用范围太小。文献[13]引入了多速率处理，提高了相位测量精度，但该方法的内插处理增加了运算量，而且应用范围有限。文献[14]对拟合的鉴相曲线所得数据进行滑动筛选，并利用一组最优数据估计同步位置。文献[15]采用迭代方法降低了对粗同步的要求。文献[14．15]虽然使用范围收稿日期：2015-09-22；录用日期：2015—12-09；网络出版时间：2016-01-08

6、15：17网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20160108．1517．002．html基金项目：航空科学基金(20112096016)；通信网信息传输与分发技术重点实验室开放课题(1TD．U12003／K1260009)}通讯作者：Tel．：02944791773E-mail：guoying—dsp@sina．tom；f用格式：张波，郭英，齐子森，等．Phi码相位精确测量的累加最小二乘法[JJ．北京航空航天大学学报，2016，42(10)：2265—2270．ZHANGB。GUOY，QIZS，et“．Precisemeasuremen

7、tofPNcodephasebyaccumulativeleastsquaremethodfJJ．JournalofBeijingUniversityofAeronautiesandAstronautics．2016，42(10)：2265-2270(inChinese)．2266北京航空航天大学学报2016年较大，但都需要迭代循环处理，增加了相位测量时间。文献[16]利用正交三角(QR)分解和奇异值分解的整体最小二乘法拟合出鉴相曲线，可以得到