(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 105099498 A (43)申请公布日 2015.11.25
(21)申请号 201410213585.5(22)申请日 2014.05.20
(71)申请人中国科学院国家天文台
地址100012 北京市朝阳区大屯路甲20号(72)发明人张杰
(74)专利代理机构北京律和信知识产权代理事
务所(普通合伙) 11446
代理人王美石 刘国伟(51)Int.Cl.
H04B 1/7075(2011.01)G04R 20/02(2013.01)G04G 3/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书8页 附图5页
(54)发明名称
扩频信号捕获系统和方法(57)摘要
本发明提供一种扩频信号捕获系统和方法，用于直接序列扩频通信，其包括：卫星导航授时模块，输出载体位置、速度和时间信息，时间信息包括世界协调时、秒脉冲；触发逻辑模块，接收卫星导航授时模块输出的世界协调时、秒脉冲，并以世界协调时作为时间基准，以秒脉冲作为输入信号，生成触发信号，以触发生成扩频码；钟差测量模块，接收卫星导航授时模块输出的秒脉冲，计算钟差；和多普勒计算模块，接收卫星导航授时模块输出的位置、速度、时间信息，计算载体相对运动造成的多普勒偏差。基于卫星导航系统的授时功能，本发明能够实现扩频信号的快速捕获，不需要占用大量的硬件资源，通信效率高，对于通信时间较短的突发性通信尤其有利。 C N 1 0 5 0 9 9 4 9 8 ACN 105099498 A
权 利 要 求 书
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1.一种扩频信号捕获系统，其特征在于，该系统包括：卫星导航授时模块，输出载体位置、速度和时间信息，所述时间信息包括世界协调时、秒脉冲；
触发逻辑模块，接收卫星导航授时模块输出的世界协调时、秒脉冲，并以世界协调时作为时间基准，以秒脉冲作为输入信号，生成触发信号，以触发生成扩频码；
钟差测量模块，接收卫星导航授时模块输出的秒脉冲，计算钟差；和多普勒计算模块，接收卫星导航授时模块输出的载体位置、速度和时间信息，计算载体相对运动造成的多普勒偏差。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：码相位差计算模块，其根据卫星导航授时模块输出的载体位置、速度和时间信息，计算链路传输时延ΔT，并将计算所得的链路传输时延ΔT输出给所述触发逻辑模块。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述移动站作为发射端时，在世界协调时指示的时刻提前ΔT的时间触发生成扩频码；当所述移动站作为接收端时，在世界协调时指示的时刻延迟ΔT的时间触发生成扩频码并开始与接收信号进行相关解调。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述钟差测量模块包括：脉冲计数器，其接收系统时钟和所述卫星导航授时模块输出的秒脉冲，并对两个秒脉冲之间的系统时钟的脉冲个数进行计数；和
加权平均滤波模块，其对所述脉冲计数器的输出结果进行滤波平均，输出钟差。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述钟差测量模块输出的钟差和所述多普勒计算模块输出的偏差，分别输入至码钟数字控制振荡器和载波数字控制振荡器，用以在生成码钟和载波时进行预偏纠正。
6.一种扩频信号捕获方法，其特征在于，该方法包括：接收来自卫星导航授时模块的载体位置、速度和时间信息，所述时间信息包括世界协调时、秒脉冲；
以所述世界协调时作为时间基准，以所述秒脉冲作为输入信号，生成触发信号，以触发生成扩频码；
利用所述秒脉冲，计算钟差；利用所述载体位置、速度和时间信息，计算载体相对运动造成的多普勒偏差。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：根据所述载体位置、速度信息和时间信息，计算链路传输时延ΔT，所述链路传输时延ΔT用于与所述世界协调时结合使用，生成触发信号，以触发生成扩频码。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在发射时，在世界协调时指示的时刻提前ΔT的时间触发生成扩频码；在接收时，在世界协调时指示的时刻延迟ΔT的时间触发生成扩频码并开始与接收信号进行相关解调。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算钟差包括：对两个秒脉冲之间的系统时钟的脉冲个数进行计数；对计数结果进行滤波平均，以输出钟差。10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述钟差和所述载体相对运动造成的多普勒偏差用于在生成码钟和载波时进行预偏纠正。
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说 明 书
扩频信号捕获系统和方法
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技术领域
本发明总地涉及扩频通信技术，具体地说，涉及一种用于直接序列扩频通信的基
于卫星导航授时功能的扩频信号捕获系统和方法。
[0001]
背景技术
扩频通信技术是一种信息传输方式，其将待传送的数据信息用扩频码序列调制，
实现频谱扩展后再进行传输；接收端则用同样的扩频码序列进行相关同步接收、解扩及恢复原始数据信息。扩频通信具有抗干扰性能好、保密性能好、频谱密度低、对其他通信系统干扰小、能精确定时和测距等优点，早期主要应用于军用通信系统，后逐渐扩展至民用移动通信系统(CDMA)及无线局域网(WLAN)等领域。[0003] 直接序列扩频(DS-SS，direct sequence spread spectrum)是扩频通信技术的一种，其是在发送端将待发送的信号与高速率伪随机码(简称伪码或PN码，也可以称为扩频码)波形相乘后直接控制射频信号的某个参量来扩展传输带宽，在接收端直接使用相同的伪码对扩展后的信号频谱进行解扩，还原出原始信号。
[0004] 直接序列扩频通信的过程可以参见图1所示的示意性流程图。[0005] 如图1所示，首先，在发射端，信号源发出的信号在编码模块处被编码，然后与PN码生成模块产生的PN码相乘，获得的信号输入到正交相移(QPSK，Quadrature Phase Shift Keying)编码调制模块中，经编码调制的信号通过信道发射，在通过信道传输的过程中，不免会受到噪声等因素的干扰。在接收端，从信道接收到的信号首先在解调/滤波模块进行解调和滤波，去除干扰，进行载波同步，然后，信号被输入到乘法器，利用PN码生成模块产生的PN码进行PN码同步，进而在译码模块进行符号同步，从而在信号接收端(信宿)处还原出原始信号。
[0006] 对于直接序列扩频通信系统而言，为了实现准确顺畅的通信，需要保证收发两端的伪码同步和载波同步，分别包括频率的同步和相位的同步。为了完成同步，通常需要两个步骤：捕获与跟踪。捕获的作用是完成粗同步，得到粗略的多普勒频移的估计值和码相位的估计值，跟踪的作用是利用捕获得到的粗同步结果初始化跟踪环路，完成精细同步，进而还原出信息。捕获，作为扩频信号接收处理的首要环节担当着非常重要的角色。在高动态、低信噪比的环境中，尤其是高速率、伪码周期长的情况下，要完成信号的捕获是比较困难的。[0007] 现有的捕获方法有：滑动相关法，其捕获时间正比于伪码周期的平方，在伪码周期较长时，搜索时间极长；匹配滤波法，在缩短伪码捕获时间的同时增加了系统硬件的复杂度。这两种方法受多普勒频移的影响较大，如图2所示的扩频信号捕获示意图，捕获时需要在伪码相位与多普勒频移之间进行二维的搜索。此外，还有基于载波频率的快速傅里叶变换(FFT)算法的捕获方法，虽然可以克服多普勒频移对伪码捕获的影响，达到快速捕获的目的，但是要求接收信号的功率变化要小，当接收信号的功率变化较大时，必须进行自适应
[0002]
门限调整以实现正确捕获，这增加了系统的复杂度和捕获时间，无法完成短时突发通信的伪码捕获。
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说 明 书
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综上，由于码相位和频偏值是一个随机量，缺乏相应的先验信息，在现有的捕获方
式中，捕获算法运算量较大，需要占用大量的硬件资源；并且对信号的检测是一个概率事件，需要进行多次门限判断和调整，因此，捕获过程往往需要占用较长的时间，降低了通信效率，对于通信时间较短的突发性通信极为不利。
发明内容
[0009] 有鉴于此，本发明提出一种新的技术方案，借助于卫星导航系统的授时功能实现对扩频信号的快速捕获。
[0010] 根据本发明的一方面，提供了一种扩频信号捕获系统，其包括：[0011] 卫星导航授时模块，输出载体位置、速度和时间信息，所述时间信息包括世界协调时、秒脉冲；
[0012] 触发逻辑模块，接收卫星导航授时模块输出的世界协调时、秒脉冲，并以世界协调时作为时间基准，以秒脉冲作为输入信号，生成触发信号，以触发生成扩频码；[0013] 钟差测量模块，接收卫星导航授时模块输出的秒脉冲，计算钟差；和[0014] 多普勒计算模块，接收卫星导航授时模块输出的载体位置和速度以及时间信息，计算载体相对运动造成的多普勒偏差。[0015] 这里，载体相对运动造成的多普勒偏差，包括与码钟相关的多普勒码偏和与载波相关的多普勒频偏。
[0016] 上述系统可以进一步包括：码相位差计算模块，其根据卫星导航授时模块输出的载体位置、速度和时间信息，计算链路传输时延ΔT，并将计算所得的链路传输时延ΔT输出给所述触发逻辑模块。其中，当所述移动站作为发射端时，在世界协调时指示的时刻提前ΔT的时间触发生成扩频码；当所述移动站作为接收端时，在世界协调时指示的时刻延迟ΔT的时间触发生成扩频码并开始与接收信号进行相关解调。[0017] 其中，所述钟差测量模块包括：[0018] 脉冲计数器，其接收系统时钟和所述卫星导航授时模块输出的秒脉冲，并对两个秒脉冲之间的系统时钟的脉冲个数进行计数；和[0019] 加权平均滤波模块，其对所述脉冲计数器的输出结果进行滤波平均，输出钟差。[0020] 所述钟差测量模块输出的钟差和所述多普勒计算模块输出的偏差，分别输入至码钟数字控制振荡器和载波数字控制振荡器，用以在生成码钟和载波时进行预偏纠正。[0021] 另一方面，本发明还提供一种扩频信号捕获方法，其包括如下步骤：[0022] 接收来自卫星导航授时模块的位置、速度和时间信息，所述时间信息包括世界协调时、秒脉冲；
[0023] 以所述世界协调时作为时间基准，以所述秒脉冲作为输入信号，生成触发信号，以触发生成扩频码；
[0024] 利用所述秒脉冲，计算钟差；[0025] 利用所述位置、速度和时间信息，计算载体相对运动造成的多普勒偏差。[0026] 上述方法进一步包括：根据所述载体位置、速度和时间(世界协调时、秒脉冲)信息，计算链路传输时延ΔT，所述链路传输时延ΔT用于与所述世界协调时结合使用，生成触发信号，以触发生成扩频码。其中，在发射时，在世界协调时指示的时刻提前ΔT的时间
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触发生成扩频码；在接收时，在世界协调时指示的时刻延迟ΔT的时间触发生成扩频码并开始与接收信号进行相关解调。[0027] 其中，所述计算钟差包括：
[0028] 对两个秒脉冲之间的系统时钟的脉冲个数进行计数；[0029] 对计数结果进行滤波平均，以输出钟差。
[0030] 所述钟差和所述载体相对运动造成的多普勒偏差用于在生成码钟和载波时进行预偏纠正。
[0031] 本发明基于卫星导航系统的授时功能，实现扩频信号的快速捕获，不需要占用大量的硬件资源，通信效率高，对于通信时间较短的突发性通信尤其有利。附图说明
[0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] [0039]
图1是直接序列扩频通信的示意性流程图；
图2是现有捕获方法中扩频信号捕获的示意图；
图3是基于卫星导航系统授时功能的扩频信号捕获系统的组成示意图；图4是固定站侧/移动站侧的码相位同步方案的组成示意图；图5是移动站侧的码相位同步方案的另一组成示意图；图6是发送端载波多普勒频偏的修正示意图；图7是接收端载波多普勒频偏的修正示意图；图8是钟差修正示意图。
具体实施方式[0040] 以下，结合附图详细描述本发明所提出的基于卫星导航系统授时功能的扩频信号捕获方案。
[0041] 需要说明的是，为了避免不必要的细节模糊了本发明的重点，在附图及相关描述中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
[0042] 卫星导航系统或卫星定位系统，例如全球定位系统(GPS)和北斗导航系统，主要目的是提供实时、全天候和全球性的导航定位服务，可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。除了能够提供基于位置信息的导航定位服务，卫星导航系统还具备授时功能，可以输出时间信息，例如，世界协调时(UTC)及秒脉冲(1PPS)。本发明正是从这一点出发，在直接序列扩频通信系统的发射端和接收端都设置卫星导航授时模块，该模块从卫星导航系统(例如，GPS和/或北斗)接收信号，输出1PPS和UTC以及包括位置、速度等载体运动信息。这样，在同一时间基准UTC下以1PPS作为收发两端的触发信号，使得收发操作同步进行，并利用位置、速度和时间信息计算载波频偏和码钟偏差，实现扩频码的同步和载波的同步，达到快速捕获扩频信号的目的，从而实现直接序列扩频通信中收发两端的高度同步，其同步精度甚至可以达到50纳秒以内。[0043] 下面，以移动站(例如手机、移动终端等)与固定站(例如，基站、卫星地面站等)之间的通信为例来详细描述本发明的方案。需要说明的是，本发明并不局限于此。另外，鉴于移动站与固定站之间的通信是双向的，所以当移动站作为发射端发射信号时，固定站就
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是接收端，接收信号；反之亦然。基于此，本发明提供的基于卫星导航系统授时功能的扩频信号捕获方案同样地适用于移动站和固定站。[0044] 首先，参见图3描述本发明的基于卫星导航系统授时功能的扩频信号捕获方案。图3是基于卫星导航系统授时功能的扩频信号捕获系统的组成示意图。[0045] 如图3所示，根据本发明一个实施例的扩频信号捕获系统包括：卫星导航授时模块301、触发逻辑模块302、钟差测量模块303和多普勒计算模块304。对于移动站来说或存在中继设备(例如，卫星、中继站等)的通信系统来说，该扩频信号捕获系统还可以进一步包括码相位差计算模块305。
[0046] 该扩频信号捕获系统的输出分别被输入至码钟数字控制振荡器(NCO，numerically controlled oscillator)306和载波数字控制振荡器307，在产生码钟和载波时进行频率修正，同时依据触发信号控制发送和/或接收扩频信号的起始码相位。修正处理之后的码钟及载波提供给数字收发模块308，供其对扩频信号进行同步发送和接收。码钟NCO306、载波NCO307和数字收发模块308是移动站和/或固定站中的现有部件。[0047] 卫星导航授时模块301输出UTC、1PPS和载体位置、速度等信息。UTC是世界协调时，用作时间基准；1PPS信号作为触发逻辑模块302的输入信号，用以使触发逻辑模块302输出触发信号；载体位置、速度、时间信息，可以用于计算多普勒码偏和频偏。[0048] 触发逻辑模块302接收卫星导航授时模块301输出的UTC和1PPS，并以UTC作为时间基准，以1PPS信号作为输入信号，生成触发信号，发送给码钟NCO306，以触发码钟NCO306产生码钟。
[0049] 钟差测量模块303接收卫星导航授时模块301输出的1PPS，据此计算系统时钟频率的偏移，其输出发送给码钟NCO306和载波NCO307，以便在码钟NCO306和载波NCO307生成码钟和载波时予以预偏纠正，从而消除钟差造成的码钟和载波频偏。[0050] 多普勒计算模块304接收卫星导航授时模块301输出的位置、速度、时间等信息，计算多普勒码偏和多普勒频偏，并分别将多普勒码偏和多普勒频偏输出给码钟NCO306和载波NCO307，以便在码钟NCO306和载波NCO307生成码钟和载波时予以预偏纠正，消除由于卫星和/或载体的运动所造成的码钟偏差和载波频偏。[0051] 当扩频信号捕获系统用在移动站上时，或者移动站与固定站之间的通信存在中继设备(例如，卫星、中继站等)时，还可以进一步包括码相位差计算模块305。码相位差计算模块305用于根据卫星导航授时模块301提供的信息，计算链路传输时延ΔT，并将该链路传输时延ΔT发送给触发逻辑模块302，以便触发逻辑模块302在考虑该链路传输时延ΔT的情况下向码钟NCO306发送触发信号。
下面，分别以固定站和移动站为例，详细描述描述图3所示的扩频信号捕获系统
中各个模块的具体实现方式，即，为实现扩频信号捕获而实施的码相位同步方案和码钟/载波频偏消除方案。其中，以码速率是4MHz、每个码片的时间长度为250ns为例。[0053] 首先，描述在固定站这一侧所进行的码相位同步处理。图4是固定站侧的码相位同步方案的组成示意图。可以看到，码相位同步方案是图3所示的扩频信号捕获系统的一部分，并且，不难理解，在移动站一侧的码相位同步方案的基本组成与图4所示的组成是大体相同的，不同之处，将参见图5进行描述。[0054] 如图4所示，固定站侧的码相位同步方案的组成包括：卫星导航授时模块401和触
[0052]
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发逻辑模块402。为了描述方便，将固定站的数据收发模块逻辑上拆分成发送模块4031和接收模块4032，其中，发送模块4031包括扩频码生成模块和通信电文生成模块，接收模块4032包括接收相关通道和扩频码生成模块。[0055] 当固定站向移动站发射信号时，触发逻辑模块402以卫星导航授时模块401输出的UTC作为时间基准，以1PPS信号作为输入信号，生成触发信号，触发信号用于触发码钟NCO404生成码钟，码钟用于指示发送模块4031中的扩频码生成模块和通信电文生成模块生成各自的信号，发送给移动站。即，触发逻辑模块402在UTC指示的某个具体时间，按照码速率4M的要求每收到一个或几个1PPS脉冲时，就产生并发送触发信号，用以触发产生并发送扩频码和通信电文。[0056] 相应地，在移动站侧，移动站的触发逻辑模块也在UTC指示的相同时间，每收到一个或几个1PPS脉冲就产生并发送触发信号，用以触发码钟NCO生成码速率为4MHz的码钟，从而指示移动站的扩频码生成模块产生相位差在250ns之内的、与固定站发送的扩频码相同的扩频码。这样，在收发两端，即，作为发射端的固定站与接收端的移动站，扩频码同时产生，且不会相差出一个码片的长度，因此，可以认为二者是同步的。[0057] 当固定站从移动站接收信号时，触发逻辑模块402在移动站一侧的UTC指示的相同时间，每收到一个或几个1PPS脉冲就产生并发送触发信号，用以触发码钟NCO404生成码速率为4MHz的码钟，从而指示接收模块4032的扩频码生成模块生成扩频码，并且所生成的扩频码与移动站生成的扩频码的相位差在250ns之内，同时打开接收相关通道接收通信电文。于是，在收发两端，即，在作为接收端的固定站与发射端的移动站的两端，扩频码同时产生，且不会相差出一个码片的长度，因此，可以认为二者是同步的。[0058] 在固定站和移动站两侧应用了上述方案，可以实现码相位的同步，并且上述方案可以大大缩短甚至省去了码相位搜索环节，节省了计算量，同时还可以省去扩频信号捕获阶段极其占用硬件资源的匹配滤波器。[0059] 随着移动站位置的变化，在固定站与移动站之间还会产生链路传输时延。此外，当通信系统中存在中继设备时，也会有链路传输时延。链路传输时延将导致码相位之间存在差异，造成不完全同步，因此需要进行修正。[0060] 下面，参见图5，以移动站位置变化为例，详细描述移动站侧存在链路传输时延时的码相位同步方案。图5是移动站侧的码相位同步方案的另一组成示意图。[0061] 如图5所示，在移动站侧，码相位同步方案的组成包括卫星导航授时模块501、触发逻辑模块502和码相位差计算模块503。同样地，为了描述方便，将移动站的数据收发模块逻辑上拆分成发送模块5041和接收模块5042，其中，发送模块5041包括扩频码生成模块和通信电文生成模块，接收模块5042包括接收相关通道和扩频码生成模块。[0062] 与图4所示的码相位同步方案相比，图5所示的实施例增加了码相位差计算模块503，其用于计算链路传输时延ΔT，并将计算获得的链路传输时延ΔT发送给触发逻辑模块502。
[0063] 链路传输时延的计算公式是：[0064] ΔT＝l/c[0065] 其中，l为从固定站到移动站的传输距离，
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(xs,ys,zs)、(xu,yu,zu)分别为固定站和移动站在同一坐标系下的三维坐标；
[0068] c为电磁波传播速度。[0069] 这样，在移动站向固定站发送信号时，移动站的触发逻辑模块502并不是在UTC指示的具体时间产生并发送触发信号的，而是在UTC指示的时刻提前ΔT的时间(实际中是在前一秒延迟1-ΔT)来发送触发信号的；类似地，当移动站从固定站接收信号时，移动站的触发逻辑模块502是在UTC指示的时刻延迟ΔT来生成并发送触发信号，以触发生成扩频码并接收通信信号的。[0070] 需要说明的是，当有中继设备(例如卫星、中继站等)时，需要分别计算固定站与中继设备之间、中继设备与移动站之间的链路传输时延，计算公式和原理同上。[0071] 在基于UTC和1PPS的基础上，上述方案还修正了由于移动站位置变化以及存在中继设备时造成的链路传输时延，大大缩小了码相位搜索范围，提高了捕获速度。[0072] 接下来，描述码钟偏差和载波频偏的消除方案。
[0073] 码钟偏差和载波频偏主要是两个方面的原因造成的：收发两端载体相对运动以及收发两端的钟差。在图3中，分别使用多普勒计算模块304和钟差测量模块303来消除。其中，载体相对运动造成的码钟偏差可以称为多普勒码偏，载体相对运动造成的载波频偏可以称为多普勒频偏。
[0067]
以下，参见图6-8，对多普勒计算模块304和钟差测量模块303执行的多普勒码偏
/频偏修正方案和钟差修正方案分别加以详细描述。[0075] 1、多普勒码偏/频偏修正方案
[0076] 在本发明的固定站与移动站通信的实施例中，由于移动站所处载体(例如车辆、飞机等)的运动，以及在借助卫星通信时，卫星沿轨道的运动，都会导致多普勒码偏/频偏。[0077] 为此，在图3所示的扩频信号捕获系统中包括一多普勒计算模块，用以计算多普勒码偏/频偏。具体地，多普勒计算模块从卫星导航授时模块接收位置、速度、时间等信息，计算多普勒码偏/频偏Δf，并将计算所得的多普勒码偏/频偏Δf输出给相应的码钟NCO/载波NCO。
[0078] 多普勒码偏/频偏Δf的计算公式为：
[0074] [0079]
其中：
[0081] fT：发射信号标称频率；
[0080] [0082] [0083] [0084]
收发两端相对速度矢量，发送端速度；接收端速度；
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沿从接收端指向发送端的直线方向的单位矢量发送端位置矢量；
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[0085]
[0086] [0087] [0088] [0089] [0090] [0091]
ur：接收端位置矢量；
收发之间的距离；
相对速度矢量沿到接收端的连线的径向分量；
c：电磁波传播速度。
需要说明的是，根据应用场合不同，发送端和接收端的速度矢量
的获得方
式不同：
[0092] 对于不经过卫星的通信链路，速度矢量可通过卫星导航系统(例如，GPS/北斗)获得；
[0093]
对于经由卫星的通信链路，其中，卫星的速度矢量可根据卫星星历(例如，卫星
所处的轨位、坐标、速度等参数)对卫星位置近似求导计算获得：
[0094]
还需要说明的是，当fT是载波信号的标称频率时，上述公式计算的是多普勒频偏；
当fT是扩频码信号的标称频率时，上述公式计算的就是多普勒码偏。[0096] 利用上述公式获得的多普勒码偏和频偏，被分别输入到码钟NCO和载波NCO模块进行多普勒偏差修正。
[0097] 以多普勒频偏的修正为例，如果是发送端，计算所得的多普勒频偏被输入到载波NCO，载波NCO的修正参见图6。图6是发送端载波多普勒频偏的修正示意图。[0098] 如果是接收端，计算所得的多普勒频偏被输入到载波NCO，载波NCO的修正参见图7。图7是接收端载波多普勒频偏的修正示意图。[0099] 2、钟差修正方案
[0100] 对于收发两端的钟差造成的码偏和频偏，利用卫星导航授时模块输出的1PPS即使在长时间的情况下也具有较好稳定性的特点，测定两个1PPS之间时钟输出的脉冲个数，据此推算出钟差，继而在码钟和载波生成时予以预偏纠正，即可消除钟差造成的码钟偏差和载波频偏。[0101] 具体地，参见图8所示的钟差修正示意图。如图8所示，钟差测量模块包括脉冲计数器和加权平均滤波模块。
[0102] 脉冲计数器接收系统时钟并从卫星导航授时模块接收1PPS，并对两个1PPS之间的系统时钟的脉冲个数进行计数，以测定系统时钟频率的漂移。
[0103] 加权平均滤波模块接收脉冲计数器测定的系统时钟的频率漂移，并对频率漂移这个结果进行滤波平均，输出钟差。加权平均滤波模块的作用是提高脉冲计数的精度。[0104] 例如，系统时钟fsys的标称值为10MHz，经脉冲计数器和加权平均滤波模块的处理
[0095]
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之后，得到钟差+10Hz，于是，实际测定的系统时钟fsys为10MHz+10Hz。[0105] 经加权平均滤波模块处理的钟差被输入到码钟NCO和载波NCO，用以在生成码钟和载波频率时进行预偏纠正，从而消除钟差造成的码钟偏差和载波频偏。[0106] 对于上述示例而言，载波NCO合成时系统时钟fsys取为10.00001MHz。[0107] 载波NCO输出频率的计算公式为：
[0108]
其中，fsys为系统时钟；FTW为频率控制字；N为相位累加器长度。
[0110] 以上钟差消除方案，同样地适用于收发两端——固定站和移动站。[0111] 在同步了收发两端码相位并消除了码钟偏差和载波频偏的基础上，即实现了对扩频信号的捕获。从以上记载的实施例可以看到，本发明提供的基于卫星导航系统授时功能的方案大大缩短甚至省去了码相位搜索环节，大大节省了计算量，同时还可以省去极其占用硬件资源的匹配滤波器，实现了扩频信号的快速捕获，提高了通信效率，对于通信时间较短的突发性通信尤其有利。[0112] 需要说明的是，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其他实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
[0113] 以上所述的具体实施方式是用于帮助理解本发明的目的、技术方案和有益效果，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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