一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103607271 A (43)申请公布日 2014.02.26 CN 103607271 A (21)申请号 201310629487.5 (22)申请日 2013.11.28 H04L 7/00(2006.01) G01S 19/00(2010.01) (71)申请人 西安烽火电子科技有限责任公司 地址 710075 陕西省西安市高新区高新六路 28 号烽火科技园 (72)发明人 郭友斌 王君方 李瑞 李珂 赵珍 陈晓龙 牛正 赵微 史彦芳 胡山锋 (74)专利代理机构 西安睿通知识产权代理事务 所 ( 特殊普通合伙 ) 61218 代理人 车宁华 (54) 发明。

2、名称 一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路 (57) 摘要 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。

3、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。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103607271 A CN 103607271 A 1/1 页 2 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。

4、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。

5、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。

6、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。 权 利 要 求 书 CN 103607271 A 2 1/4 页 3 一种适用于北斗卫星定位系统的帧同步电路 技术领域 0001 本发明属于卫星定位系统的帧同步技术领域，。

7、 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 0002 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 0003 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。 0004 为实现上述技术目的， 本发明采用如下技术方案予以实现。 0005 一种适用于北斗卫星定位系统的。

8、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 ； 0006 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。

9、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 ； 0007 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。 0008 本发明的特点和进一步改进在于 ： 0009 所述帧同步码为巴克码， 帧同步码识别器为巴克码识别器。 0010 所述 RS 触发器为同步 RS 触发器， 所述同步 RS 触发。

10、器的时钟控制端用于接入位同 步信号。 0011 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。 0012 所述第二分频计数器为 5 分频计数器。 0013 所述第四与门的输出端用于输出帧同步信号。 0014 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 说 明 书 CN 103607271 A 3 2/4 页 4 帧同步信号。 附图说明 0015 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 ； 0016 图 2 为巴克码识别器的内部结构示意图 ； 0017 图 3 为巴克码识别器的识别。

11、效果示意图 ； 0018 图 4 为 39 分频计数器的输出效果示意图 ； 0019 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 0020 下面结合附图对本发明作进一步说明 ： 0021 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， 。

12、帧同步码为巴克码， 帧同步 码识别器为巴克码识别器。 0022 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。

13、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。 0023 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。

14、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。 0024 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。

15、， 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 说 明 书 CN 103607271 A 4 3/4 页 5 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。

16、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。

17、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。

18、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。 0025 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。

19、， 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。 0026 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。

20、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。

21、 ： 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 说 明 书 CN 103607271 A 5 4/4 页 6 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。

22、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。 0027 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。

23、 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。 0028 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。 说 明 书 CN 103607271 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103607271 A 7 2/2 页 8 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103607271 A 8 。