CN103607271A - 一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路 - Google Patents

Abstract

本发明属于卫星定位系统的帧同步技术领域，公开了一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路。该适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路，包括：第一与门至第四与门、非门、或门、第一分频计数器、第二分频计数器、RS触发器、帧同步码识别器；帧同步码识别器分别电连接第一与门和第三与门，第一与门分别电连接非门的输入端、RS触发器的S端、第二分频计数器，非门电连接第二与门，第二与门电连接第二分频计数器；第二分频计数器电连接RS触发器的R端，RS触发器的Q端电连接第四与门，RS触发器的Q非端电连接或门；第一分频计数器电连接第三与门，第一分频计数器分别电连接第四与门、第二与门、或门，或门分别电连接第三与门和第一与门。

Description

一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路

技术领域

本发明属于卫星定位系统的帧同步技术领域，特别涉及一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路。

背景技术

目前，在北斗卫星定位系统中进行数字通信时，通常需要用到数字通信技术。在数字通信时，一般以一定数目的码元组成一个个“字”或“句”，即组成一个个“帧”进行传输，因此帧同步信号的频率很容易由位同步信号经分频得出，但每个帧的开头和末尾时刻却难以确定。

发明内容

本发明的目的在于提出一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路。该适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路能够有效地提取帧同步信号。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路，包括：第一与门、第二与门、第三与门、第四与门、非门、或门、第一分频计数器、第二分频计数器、RS触发器、以及用于接收码元和时钟脉冲信号的帧同步码识别器；每一帧码元包括帧同步码和数据码；

所述帧同步码识别器的输出端分别电连接第一与门的第一输入端和第三与门的第一输入端，所述第一与门的输出端分别电连接非门的输入端、RS触发器的S端、以及第二分频计数器的使能端，所述非门的输出端电连接第二与门的第一输入端，所述第二与门的输出端电连接第二分频计数器的脉冲输入端；所述第二分频计数器的输出端电连接RS触发器的R端，所述RS触发器的Q端电连接第四与门的第一输入端，所述RS触发器的Q非端电连接或门的第一输入端；

所述第一分频计数器的脉冲输入端用于接入时钟脉冲信号，所述第一分频计数器的清零端电连接第三与门的输出端，所述第一分频计数器的输出端分别电连接第四与门的第二输入端、第二与门的第二输入端、以及或门的第二输入端，所述或门的输出端分别电连接第三与门的第二输入端和第一与门的第二输入端。

本发明的特点和进一步改进在于：

所述帧同步码为巴克码，帧同步码识别器为巴克码识别器。

所述RS触发器为同步RS触发器，所述同步RS触发器的时钟控制端用于接入位同步信号。

所述每一帧码元的码元数为N，N为大于1的自然数，所述第一分频计数器为N分频计数器。

所述第二分频计数器为5分频计数器。

所述第四与门的输出端用于输出帧同步信号。

本发明的有益效果为：该适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路能够有效地提取帧同步信号。

附图说明

图1为本发明的一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路的连接示意图；

图2为巴克码识别器的内部结构示意图；

图3为巴克码识别器的识别效果示意图；

图4为39分频计数器的输出效果示意图；

图5为本发明的适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路在连续多次发生帧同步丢失时的效果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参照图1，为本发明的一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路的连接示意图。该适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路包括帧同步码识别器，该帧同步码识别器用于接收码元和时钟脉冲信号，本发明实施例中，每一帧码元有39个码元组成，其中，前7位码元构成7位巴克码（1110010），后面的32为码元为数据码；此时，帧同步码为巴克码，帧同步码识别器为巴克码识别器。

该适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路还包括第一与门、第二与门、第三与门、第四与门、非门、或门、第二分频计数器、RS触发器。其中，或门、第一与门、第二与门、第三与门或第四与门均有两个输入端和一个输出端，而非门具有一个输入端和一个输出端，这些基本的逻辑门是组合逻辑电路的重要组成部分。RS触发器的状态受到与自身R端输入信号、S端输入信号有关。帧同步码识别器的输出端分别电连接第一与门的第一输入端和第三与门的第一输入端，第一与门的输出端分别电连接非门的输入端、RS触发器的S端、以及第二分频计数器的使能端，这样，第一与门的输出信号可以控制第二分频计数器开始计数（第一与门输出“0”时，第二分频计数器开始计数）。非门的输出端电连接第二与门的第一输入端，第二与门的输出端电连接第二分频计数器的脉冲输入端。这样，在第二分频计数器开始计数后，第二分频计数器对第二与门输出的脉冲信号进行计数。第二分频计数器的输出端电连接RS触发器的R端，RS触发器的Q端电连接第四与门的第一输入端，该RS触发器的Q非端电连接或门的第一输入端。本发明实施例中，第二分频计数器为5分频计数器。

该适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路还包括第一分频计数器，本发明实施例中，第一分频计数器为39分频计数器，第一分频计数器的脉冲输入端用于接入时钟脉冲信号，第一分频计数器的清零端电连接第三与门的输出端，第一分频计数器的输出端分别电连接第四与门的第二输入端、第二与门的第二输入端、以及或门的第二输入端，或门的输出端分别电连接第三与门的第二输入端和第一与门的第二输入端。本发明实施例中，第四与门的输出端用于输出帧同步信号。

本发明的一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路可以通过第四与门输出帧同步信号，其具体的工作过程如下：该适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路的工作状态分为捕捉态和维持态。本发明实施例中，用“1”来表示高电平信号，用“0”来表示低电平信号。当该适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路处于捕捉态时（即开始对一帧码元建立帧同步时），RS触发器的Q端输出“0”，Q非端输出“1”，此时，巴克码识别器接收时钟脉冲信号和码元，在识别一帧码元中的巴克码后，将“1”输出至第一与门的第一输入端，由于Q非端电连接或门的一个输入端，则此时，或门输出“1”至第一与门的第二输入端；这样，第一与门将“1”输出至RS触发器的S端，此时根据第一与门、非门、第二与门和第二分频计数器的逻辑关系，第二分频计数器的脉冲输入端收不到对应的高电平信号，第二分频计数器输出至RS触发器R端的信号为“0”。这样，根据RS触发器的工作原理，在下一个时钟信号周期，RS触发器的状态发生翻转，RS触发器的Q端输出“1”。而在巴克码识别器将“1”输出至第一与门的同时，也将“1”输出至第三与门的第一输入端，根据前述内容，同一时间或门也将“1”输出至第三与门的第二输入端，这样第三与门将“1”输出至39分频计数器的清零端。39分频计数器对时钟信号进行计数，在计数值达到39时，输出“1”至第四与门的第二输入端。由于巴克码识别器识别出下一帧码元中的巴克码之前（识别出相邻两帧码元中的巴克码的时间间隔为39个时钟信号周期），巴克码识别器的输出保持为“0”，根据第一与门的逻辑关系，在对应时间内输出至RS触发器的S端的信号保持为“0”，在对应时间内，第二分频计数器的脉冲输入端收不到高电平信号，输入至RS触发器的R端的信号保持为“0”；这样，根据RS触发器的工作原理，在对应时间内RS触发器处在稳定状态（RS触发器的Q端输出信号保持为“1”）。当第四与门的第二输入端收到“1”时，第四与门向外输出帧同步信号（是一个高电平信号）。这时，该适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路的工作状态有捕捉态变为维持态。而根据码元结构和39分频计数器的工作原理，当39分频计数器再次输出“1”的同时，巴克码识别器会将“1”输出至第一与门和第三与门（识别出下一帧码元中的巴克码），这时RS触发器Q非端输出“0”，但是39分频计数器将“1”输出至或门，则或门输出“1”至第一与门，这样，根据前述过程，第四与门将再次输出帧同步信号。

参照图2，为巴克码识别器的内部结构示意图。本发明实施例中，巴克码识别器由ZCB模块和七输入与门组成，其中，ZCB模块主要完成串并转换和移位功能，由7个D触发器和3个非门实现。ZCB模块的输入端分别接入码元和时钟脉冲信号，而ZCB模块的七个输出端对应连接七输入与门的七个输入端，七输入与门的输出端分别连接第一与门和第三与门。只有当七位巴克码1110010准确输人时，巴克码识别器的输出才会为”1”。因为输出的巴克码识别信号将直接影响后续同步保护电路，因此准确地输出巴克码，才能避免产生假同步现象。七输入与门可简洁准确识别巴克码。参照图3，为巴克码识别器的识别效果示意图。

当适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路的工作状态有捕捉态变为维持态时，如果在39分频计数器输出“1”的同时，巴克码识别器没有输出“1”，这可能是由帧同步码的丢失造成，也可能是由偶尔的干扰信号造成的。这样，在本发明实施例中，通过设置第二分频计数器、第二与门、以及非门，保证只有在连续若干次发生帧同步码丢失时，该适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路才需要转入捕捉态。由于发生帧同步码丢失的概率较小，这里第二分频计数器采用5分频计数器，第二分频计数器的置数为5，就能够排除偶尔的干扰信号的因素。具体地说，39分频计数器每39个时钟信号周期就输出“1”，则在每次发生帧同步码丢失（帧同步码丢失指：在39分频计数器输出“1”的同时，巴克码识别器输出“0”）时，第一与门向非门输出“0”，非门向第二与门输出“1”，第一分频计数器向第二与门输出“1”，第二分频计数器进行一次计数，如果连续出现5次帧同步码丢失，第二分频计数器的计数值满5，则第二分频计数器向RS触发器的R端输出“1”，根据RS触发器的工作原理，RS触发器的状态发生翻转，RS触发器的Q端输出“0”，此时，本发明的适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路重新进入捕捉态。39分频计数器可满足7位巴克码+4字节数据的要求。当39分频器输出一个脉冲（指高电平信号）时，巴克码识别器也应该输出一个脉冲，这时通过第四与门就能提取出帧同步信号。参照图4，为39分频计数器的输出效果示意图。参照图5，为本发明的适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路在连续多次发生帧同步丢失时的效果示意图。

本发明实施例中，还利用位同步信号来避免出现冒险竞争现象。例如，RS触发器为同步RS触发器，同步RS触发器的时钟控制端接入位同步信号。如果同步RS触发器的R端和S端同时发生由0至1的变化，则输出端Q端和Q非端都要由1向0转换，Q端和Q非端输出就会为任意态，这就是冒险竞争现象。当产生冒险竞争后，由于同步RS触发器的输出为任意态，就会导致本发明的适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路不能正常工作。冒险竞争现象通常是由器件的时延引起的，将位同步信号输出至同步RS触发器的时钟控制端，同步RS触发器在位同步信号的制约下能够避免R端和S端同时发生由0至1的变化，从而可以避免器件时延而造成的不利情况。本发明实施例中，位同步信号采用闭环同步法或开环同步法提取。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路，其特征在于，包括：第一与门、第二与门、第三与门、第四与门、非门、或门、第一分频计数器、第二分频计数器、RS触发器、以及用于接收码元和时钟脉冲信号的帧同步码识别器；每一帧码元包括帧同步码和数据码；

所述帧同步码识别器的输出端分别电连接第一与门的第一输入端和第三与门的第一输入端，所述第一与门的输出端分别电连接非门的输入端、RS触发器的S端、以及第二分频计数器的使能端，所述非门的输出端电连接第二与门的第一输入端，所述第二与门的输出端电连接第二分频计数器的脉冲输入端；所述第二分频计数器的输出端电连接RS触发器的R端，所述RS触发器的Q端电连接第四与门的第一输入端，所述RS触发器的Q非端电连接或门的第一输入端；

所述第一分频计数器的脉冲输入端用于接入时钟脉冲信号，所述第一分频计数器的清零端电连接第三与门的输出端，所述第一分频计数器的输出端分别电连接第四与门的第二输入端、第二与门的第二输入端、以及或门的第二输入端，所述或门的输出端分别电连接第三与门的第二输入端和第一与门的第二输入端。

2.如权利要求1所述的一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路，其特征在于，所述帧同步码为巴克码，帧同步码识别器为巴克码识别器。

3.如权利要求1所述的一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路，其特征在于，所述RS触发器为同步RS触发器，所述同步RS触发器的时钟控制端用于接入位同步信号。

4.如权利要求1所述的一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路，其特征在于，所述每一帧码元的码元数为N，N为大于1的自然数，所述第一分频计数器为N分频计数器。

5.如权利要求1所述的一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路，其特征在于，所述第二分频计数器为5分频计数器。

6.如权利要求1所述的一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路，其特征在于，所述第四与门的输出端用于输出帧同步信号。

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