CN113093233B

CN113093233B - 一种l6频段卫星信号的同步译码方法、装置、设备及介质

Info

Publication number: CN113093233B
Application number: CN202110388317.7A
Authority: CN
Inventors: 任艳婷
Original assignee: Hunan Goke Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Hunan Goke Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2024-04-12
Anticipated expiration: 2041-04-12
Also published as: CN113093233A

Abstract

本申请公开了一种L6频段卫星信号的同步译码方法、装置、设备及介质，包括：采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，并在捕获阶段对所述L62卫星信号数据进行比特同步；对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据；对所述跟踪数据进行RS译码，得到译码后数据。这样，在捕获阶段便对L62卫星信号数据进行比特同步，之后进行跟踪以及译码，能够快速的进行比特同步，提升跟踪数据的准确度，从而提升译码效率。

Description

一种L6频段卫星信号的同步译码方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及卫星信号译码技术领域，特别涉及一种L6频段卫星信号的同步译码方法、装置、设备及介质。

背景技术

比特同步是对接收到的卫星信号正确解调的必要步骤，现有技术中对卫星信号的比特同步是在进入捕获阶段之后进行的，这样，比特同步阶段较晚，导致跟踪得到的数据准确率降低，从而提升译码开销。综上，在实现本申请的过程中，发明人发现现有技术中至少存在比特同步阶段较晚，跟踪得到的数据准确率降低，译码开销较高的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种L6频段卫星信号的同步译码方法、装置、设备及介质，能够快速的进行比特同步，提升跟踪数据的准确度，从而提升译码效率。其具体方案如下：

第一方面，本申请公开了一种L6频段卫星信号的同步译码方法，包括：

采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，并在捕获阶段对所述L62卫星信号数据进行比特同步；

对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据；

对所述跟踪数据进行RS译码，得到译码后数据。

可选的，所述采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，并在捕获阶段对所述L62卫星信号数据进行比特同步，包括：

采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，得到捕获峰值位置；

基于所述捕获峰值位置确定所述L62卫星信号数据的比特边界位置，以实现比特同步。

可选的，所述基于所述捕获峰值位置确定所述L62卫星信号数据的比特边界位置，包括：

确定所述捕获峰值位置在所述L62卫星信号数据中对应符号中的位置，得到目标位置；其中，所述符号为基于RS编码得到的符号；

基于所述目标位置进行时间累加，直到所述目标位置为相应符号的第0比特位，得到比特边界位置。

可选的，所述对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据，包括：

当所述目标位置为相应符号的第0比特位，则对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据。

可选的，还包括：

在跟踪过程中，根据捕获后的L62卫星信号数据的码片变化，对比特边界位置进行动态检测计算。

可选的，所述对所述跟踪数据进行RS译码，得到译码后数据，包括：

基于所述跟踪数据计算证候多项式，得到证候多项式计算结果；

若所述证候多项式计算结果为所述跟踪数据存在错误且错误位置未知，则基于所述证候多项式计算错误位置多项式以及错误估计多项式；

基于所述错误估计多项式以及所述跟踪数据计算震级多项式；

利用所述震级多项式修复所述跟踪数据，得到译码后数据。

可选的，所述错误位置多项式的迭代计算公式包括：

σ⁽ⁱ⁾(x)＝δ·σ^(i-1)(x)+Δ⁽ⁱ⁾xT^(i-1)(x)；

其中，迭代过程满足：

并且，σ(x)表示错误位置多项式，i表示第i次迭代，i∈[1,2t]，t表示RS译码需要纠正t个错误符号，δ表示一个非零差值，Δ⁽ⁱ⁾表示第i次迭代时的差值，T(x)表示辅助多项式，证候多项式为S(x)，S_i+2，S_i+1，...，S_i-t+2以及S_i-j+3均表示相应位置的证候多项式元素，均表示相应位置的错误位置多项式的元素，j表示任一次迭代。

第二方面，本申请公开了一种L6频段卫星信号的同步译码装置，包括：

捕获模块，用于采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，并在捕获阶段对所述L62卫星信号数据进行比特同步；

跟踪模块，用于对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据；

译码模块，用于对所述跟踪数据进行RS译码，得到译码后数据。

第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括：

存储器，用于保存计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述的L6频段卫星信号的同步译码方法。

第四方面，本申请公开了一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的L6频段卫星信号的同步译码方法。

可见，本申请采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，并在捕获阶段对所述L62卫星信号数据进行比特同步，之后对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据，最后对所述跟踪数据进行RS译码，得到译码后数据。也即，本申请在捕获阶段便对L62卫星信号数据进行比特同步，之后进行跟踪以及译码，这样，能够快速的进行比特同步，提升跟踪数据的准确度，从而提升译码效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请公开的一种L6频段卫星信号的同步译码方法流程图；

图2为本申请公开的一种具体的L6频段卫星信号的同步译码方法流程图；

图3为本申请公开的一种具体的L6频段卫星信号的同步译码方法流程图；

图4为本申请公开的一种L6频段卫星信号的同步译码装置结构示意图；

图5为本申请公开的一种电子设备结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

现有技术中对卫星信号的比特同步是在进入捕获阶段之后进行的，这样，比特同步阶段较晚，导致跟踪得到的数据准确率降低，从而提升译码开销。综上，在实现本申请的过程中，发明人发现现有技术中至少存在比特同步阶段较晚，跟踪得到的数据准确率降低，译码开销较高的问题。为此，本申请提供了一种L6频段卫星信号的同步译码方案，能够快速的进行比特同步，提升跟踪数据的准确度，从而提升译码效率。

参见图1所示，本申请实施例公开了一种L6频段卫星信号的同步译码方法，包括：

步骤S11：采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，并在捕获阶段对所述L62卫星信号数据进行比特同步。

需要指出的是，L6频段包括L61和L62两个信号，中心频率为1278.75MHz，L61带宽39Mz，L62带宽42MHz，且每个信号分别由code1和code2组成，L6频段的码特性参见表一所示，电文特性参见表二所示。L61 code2的信号上没调制数据信息，所以本申请针对L62信号进行同步及译码。

表一

PRN码	码率	码长	周期	消息名
					L61(code1)	2.5575Mcps	10230chip	4ms	L6D
L61(code2)	2.5575Mcps	1048575chip	410ms
					L62(code1)	2.5575Mcps	10230chip	4ms	L6D
L62(code2)	2.5575Mcps	10230chip	4ms	L6E

表二

信息名	比特率	符号率	周期	编码方式
					L6D	2000bps	250sps	1s	RS(255,223)
L6E*1	2000bps	250sps	1s	RS(255,223)

其中，PRN(即pseudo random noise code，伪随机噪声码)。RS(即Reed-Solomon，里德-所罗门)编码为一种多进制编码技术，适用于存在突发错误的通信系统，在数据传输过程中难免会遇到部分数据丢失或者干扰而出错，而RS算法就可以用来恢复错误数据。RS是一种纠错码算法，纠错码是对原始数据通过计算得到的校验数据，根据这些冗余的校验数据，可以保证数据的可恢复性。RS码是一种线性分组循环码，以长度为n的一组符号(每个符号一般为8bit)为单位处理，组中n个的符号是由k个欲传输的信息符号按一定关联关系生成，符号中包含误码信息，所以k<n，编码用(n,k)表示；当n＝8时，共有2^8＝256种符号，所以十进制符号的表示范围是0～255，则有限域为GF(2^8)。

在具体的实施方式中，可以采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，得到捕获峰值位置；基于所述捕获峰值位置确定所述L62卫星信号数据的比特边界位置，以实现比特同步。

其中，所述基于所述捕获峰值位置确定所述L62卫星信号数据的比特边界位置，包括：

在具体的实施方式中，可以利用一个代表时间的计数器进行时间累加，假设当前为第4ms，每ms计数，等到加到7ms的时候，下一ms就是边界位置。

在具体的方式中，目标位置的计算公式为X＝M％8-N％8,其中，M为当前时刻，N为采集L6频段的L62卫星信号数据的开始时刻至当前时刻的时间，X表示目标位置。可以理解的是，当前时刻即为卫星信号接收系统的当前时刻，是从系统的开始时间起累计的时间，卫星信号接收系统的开始时间早于数据采集开始时间，需要指出的是，根据L6的信号特性可知，在RS编码时是8bits属于一个符号，因此，取余运算是对8取余。一个符号8bit，依次为第0比特位、第1比特位、第2比特位、…、第7比特位，假如，捕获峰值位置在8比特符号中的第4比特，4ms后，原第4比特的位置为下一8比特符号的第0比特位，第0比特位即为下一8比特符号的比特初始边界位置。

需要指出的是，本申请根据捕获峰值位置确定比特边界位置，能够提升比特同步的准确度。

步骤S12：对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据。

在具体的实施方式中，当所述目标位置为相应符号的第0比特位，则对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据。

也即，对目标位置进行时间累加，当目标位置为相应符号的第0比特位，进入跟踪，此时跟踪的初始比特即为比特边界位置。

并且，在具体的实施方式中，可以在跟踪过程中，根据捕获后的L62卫星信号数据的码片变化，对比特边界位置进行动态检测计算。

需要指出的是，卫星信号的码片是在0～10230之间向一个方向变化的，当码片跨0或者10230时，比特边界会发生变化，所以会根据判断码片的变化，计算比特边界的位置，具体计算方式是根据X＝M％8-N％8。

综上，因为L6信号中没有调制NH码，所以按照现有技术中的NH码来进行同步是不可行的，因此，本申请实施例选择在捕获阶段就确定比特初始边界的位置，并且在跟踪过程中对比特边界进行动态检测计算，保证边界的正确性。

步骤S13：对所述跟踪数据进行RS译码，得到译码后数据。

需要指出的是，RS(255,223,32)是基于有限域GF(256)的循环码，集合GF(256)包含以下元素：

GF(256)＝0,α⁰,α¹,α²,……α²⁵⁴；

其中，α是生成多项式的根：

p(x)＝x⁸+x⁴+x³+x²+1；

RS(255,223,32)的生成多项式为：

若输入的信息序列多项式为：

则输出的码多项式为：

c(x)＝∑_i＝0c_ixⁱ＝x³²m(x)+r(x)；

其中，

c(x)的信息长度为223字节，校验数据长度32字节，可纠正16字节的突发错误。关于以上RS编码过程可参考现有技术。

可见，本申请实施例采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，并在捕获阶段对所述L62卫星信号数据进行比特同步，之后对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据，最后对所述跟踪数据进行RS译码，得到译码后数据。也即，本申请在捕获阶段便对L62卫星信号数据进行比特同步，之后进行跟踪以及译码，这样，能够快速的进行比特同步，提升跟踪数据的准确度，从而提升译码效率。

参见图2所示，本申请实施例公开了一种具体的L6频段卫星信号的同步译码方法，包括：

步骤S21：采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，并在捕获阶段对所述L62卫星信号数据进行比特同步。

步骤S22：对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据。

其中，关于上述步骤S21、步骤S22的具体实施过程可参考前述实施例公开的相关内容，在此不再进行赘述。

步骤S23：基于所述跟踪数据计算证候多项式，得到证候多项式计算结果。

在具体的实施方式中，可以通过BM(即Berlekamp-Massey，伯利坎普-梅西)算法计算证候多项式，具体的，通过BM算法分析字符错误，快速检查数据是否存在错误、错误位置是否已知，错误种类是符号丢失还是符号错误。

需要指出的是，RS(n,k,t)中总共包括n个符号，其中k个符号及r个冗余符号，需要纠正t＝r/2＝16个错误符号，也就是在编码的时候r＝2*t个奇偶符号附属在编码序列之后。

对跟踪数据进行RS译码，将跟踪数据视为多项式，并在0,α⁰,α¹,α²,......αⁿ进行估值。如果原始码字没有损坏，证候多项式为0，如果不为0，代表至少引入了一个字符的损坏。

其中，码生成多项式为：

α是GF(256)的原始元素，j为任意整数。

假设输入序列即跟踪数据R(x)为：

R(x)＝r₂₅₄x²⁵⁴+r₂₅₃x²⁵³+…+r₁x+r₀；

则证候多项式S(x)的元素为：

S_i＝R(αⁱ)＝r₂₅₄(αⁱ)²⁵⁴+r₂₅₃(αⁱ)²⁵³+…+r₁(αⁱ)+r₀；

其中，i＝1,2,3…2*t。

步骤S24：若所述证候多项式计算结果为所述跟踪数据存在错误且错误位置未知，则基于所述证候多项式计算错误位置多项式以及错误估计多项式。

RS译码中，通常计算错误位置多项式，使之满足：

S(x)σ(x)＝W(x)modx^2t；

其中，S(x)为证候多项式，σ(x)为计算错误位置多项式，W(x)为错误估计多项式。能够解决以上等式的算法包括BM算法及Euclidean algorithm(欧几里得)，相对而言，BM算法比欧几里得算法在计算数列的递推方面效率更高。因此，本申请以BM算法为基础进行L6频段的RS译码，利用BM算法计算错误位置多项式，找出多项式的零点，标识多项式的位置即需要校正的字符索引。

首先，σ(x)是经过2*t次迭代计算，错误位置多项式的迭代计算公式包括：

σ⁽ⁱ⁾(x)＝δ·σ^(i-1)(x)+Δ⁽ⁱ⁾xT^(i-1)(x)；

其中，迭代过程满足：

并且，σ(x)表示错误位置多项式，i表示第i次迭代，i∈[1,2t]，t表示RS译码需要纠正t个错误符号，δ表示一个非零差值，初始值为预设值，在不断迭代过程中为满足等式而变化，Δ⁽ⁱ⁾表示第i次迭代时的差值，T(x)表示辅助多项式，证候多项式为S(x)，S_i+2，S_i+1，…，S_i-t+2以及S_i-j+3均表示相应位置的证候多项式元素，均表示相应位置的错误位置多项式的元素，j表示任一次迭代，/>为相应位置的错误位置多项式的元素。

则可得：

因此，可以将i次迭代降低为t+2次循环，这样，每次循环σ⁽ⁱ⁾(x)需要进行两次有限域的乘法，Δ⁽ⁱ⁺¹⁾需要进行一次有限域的乘法；总共需要进行3*t*(t+1)次有限域的乘法。计算时，需要/>和/>则需要计算量为2*t*(t+2)+t次有限域乘法。则当t大于2时，可明显看出计算量的减少，降低计算复杂度。

进一步的，因为W(x)满足S(x)σ(x)＝W(x)modx^2t；

所以，W(x)满足W(x)＝S(x)σ(x)modx^2t；即：

W(x)＝S(x)σ(x)modx^2t

＝(S₁+S₂x+…+S_2tx^2t-1)·(σ₀+σ₁x+...+σ_tx^t)modx^2t

＝W⁰+W¹x+...+W(^t-1)x(^t-1)

当在第i次迭代时：W(x)＝S_i+1σ₀+S_iσ₁+...+S₁σ_{i,i∈[0,t-1]}

在知道σ(x)后，再直接根据上式计算W(x)，那么计算W(x)总共只需要t次有限域乘法，相对于依次迭代，计算量小很多。

错误估计多项式可以评估错误程度，若错误程度过高，则直接丢弃数据。

步骤S25：基于所述错误估计多项式以及所述跟踪数据计算震级多项式。

步骤S26：利用所述震级多项式修复所述跟踪数据，得到译码后数据。

在具体的实施方式中，在跟踪数据中减去震级多项式，来修复跟踪数据。

需要指出的是，如果错误的位置已知，纠正序列中的错误比较简单，称为错误纠正。对添加到序列中的每个纠错符号校正一个丢失符号。如果错误位置未知，每个符号错误需要两个纠错符号，可以纠正两次以内的错误。

可见，本申请中的译码方法，相对于现有的BM算法，降低了运算复杂度，从而提升了译码效率。

例如，参见图3所示，图3为本申请实施例公开的一种具体的L6频段卫星信号的同步译码方法流程图。

参见图4所示，本申请实施例公开了一种L6频段卫星信号的同步译码装置，包括：

捕获模块11，用于采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，并在捕获阶段对所述L62卫星信号数据进行比特同步；

跟踪模块12，用于对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据；

译码模块13，用于对所述跟踪数据进行RS译码，得到译码后数据。

其中，所述捕获模块具体包括：

捕获峰值位置计算子模块，用于采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，得到捕获峰值位置；

比特边界位置确定子模块，用于基于所述捕获峰值位置确定所述L62卫星信号数据的比特边界位置，以实现比特同步。

并且，比特边界位置确定子模块，具体用于确定所述捕获峰值位置在所述L62卫星信号数据中对应符号中的位置，得到目标位置；其中，所述符号为基于RS编码得到的符号；基于所述目标位置进行时间累加，直到所述目标位置为相应符号的第0比特位，得到比特边界位置。

所述跟踪模块12具体用于：

所述跟踪模块12还用于：

所述译码模块13具体用于：

利用所述震级多项式修复所述跟踪数据，得到译码后数据。

其中，所述错误位置多项式的迭代计算公式包括：

σ⁽ⁱ⁾(x)＝δ·σ^(i-1)(x)+Δ⁽ⁱ⁾xT^(i-1)(x)；

其中，迭代过程满足：

参见图5所示，本申请实施例公开了一种电子设备，包括处理器21和存储器22；其中，所述存储器22，用于保存计算机程序；所述处理器21，用于执行所述计算机程序，以实现前述实施例公开的L6频段卫星信号的同步译码方法。

关于上述L6频段卫星信号的同步译码方法的具体过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。

进一步的，本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述实施例公开的L6频段卫星信号的同步译码方法。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本申请所提供的一种L6频段卫星信号的同步译码方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims

1.一种L6频段卫星信号的同步译码方法，其特征在于，包括：

对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据；

对所述跟踪数据进行RS译码，得到译码后数据；

所述采集L6频段的L62卫星信号数据进行捕获计算，并在捕获阶段对所述L62卫星信号数据进行比特同步，包括：

基于所述捕获峰值位置确定所述L62卫星信号数据的比特边界位置，以实现比特同步；

所述基于所述捕获峰值位置确定所述L62卫星信号数据的比特边界位置，包括：

2.根据权利要求1所述的L6频段卫星信号的同步译码方法，其特征在于，所述对捕获后的L62卫星信号数据进行跟踪，得到跟踪数据，包括：

3.根据权利要求1所述的L6频段卫星信号的同步译码方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1至3任一项所述的L6频段卫星信号的同步译码方法，其特征在于，所述对所述跟踪数据进行RS译码，得到译码后数据，包括：

利用所述震级多项式修复所述跟踪数据，得到译码后数据。

5.根据权利要求4所述的L6频段卫星信号的同步译码方法，其特征在于，所述错误位置多项式的迭代计算公式包括：

σ⁽ⁱ⁾(x)＝δ·σ^(i-1)(x)+Δ⁽ⁱ⁾xT^(i-1)(x)；

其中，迭代过程满足：

6.一种L6频段卫星信号的同步译码装置，其特征在于，包括：

译码模块，用于对所述跟踪数据进行RS译码，得到译码后数据；其中，所述捕获模块具体包括：

比特边界位置确定子模块，用于基于所述捕获峰值位置确定所述L62卫星信号数据的比特边界位置，以实现比特同步；

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于保存计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1至5任一项所述的L6频段卫星信号的同步译码方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于保存计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的L6频段卫星信号的同步译码方法。