CN110505173A - 一种大频偏突发信号的简易捕获方法及装置 - Google Patents
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Abstract
大频偏突发信号的简易捕获方法及装置，方法包括：在多路频偏预处理通道中分别根据各频偏预处理通道预设的不同预校正频偏值对数字基带信号进行频偏预校正处理；选取频偏预校正处理后各频偏预处理通道的数据中峰值最大的数据，并携带峰值最大的数据对应的频偏预处理通道信息；对峰值最大的数据对应的频偏预处理通道的残余频偏值进行估计；对原始数据通道的数字基带信号进行延时处理，实现与多路频偏预处理通道完成频偏预校正处理后的数据延时对齐；根据残余频偏值进行预变频处理，校正原始数据通道的数字基带信号的频偏值；对预变频处理后的原始数据通道的数字基带信号进行滤波，然后捕获。信道抗频偏性能和捕获概率提高，硬件成本和集成难度降低。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，尤其与一种大频偏突发信号的简易捕获方法及装置相关。
背景技术
卫星链路采用透明转发方式，卫星终端可自发自收，整个卫星链路的频偏值大小主要由卫星终端的硬件时钟，运动多普勒效应、卫星转发器固有频偏三者叠加组成。数据链路引入的绝对频偏值与物理信道的捕获概率成反比关系，数据链路绝对频偏值越大，物理信道捕获概率越低。同时，物理信道捕获概率与符号带宽成正比关系，在链路频偏值一定的情况下，符号带宽越小，物理信道捕获概率就越低。
在卫星通信技术领域，现有的相关提高抗频偏范围、提高捕获概率的方法有：
专利公布号：CN 109743073 A 公开了基于独特码的大频偏直接序列扩频快速同步方法，通过已知的独特码扩频序列对应的差分序列进行相关搜索，将频偏引起的不断累积的相位偏差变成了固定相偏，避免了大频偏带来的相关峰值损失，提高了抗频偏性能和捕获概率。该方法虽然采用差分序列方式提高了抗频偏性能，但不可避免的是由于频偏引入的带内信号损伤，影响解调性能；
专利公布号：CN 103543456 A 公开了一种基于分段相关结合FFT 运算的大频偏GNSS信号捕获方法，通过分段相关结合FFT 运算，可在码相位串行搜索的同时完成载波频率的并行搜索，有效的缩短了大频偏GNSS 信号的捕获时间，提高了捕获概率。该方法虽然采用了分段相关的方式提高了捕获性能，但单纯从算法层面去改善性能空间非常有限，且实现复杂度将大幅度提高。且从***层面解决，也将大幅度提高时钟精度，加大硬件成本和集成难度。
发明内容
针对相关现有技术存在的不足，本发明提出一种大频偏突发信号的简易捕获方法及装置，采用多个数字通道对接收的信号进行多梯度的频偏预校正，提高整个信道的抗频偏性能和捕获概率，***依赖度低，降低***硬件成本和集成难度。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术：
一种大频偏突发信号的简易捕获方法，其特征在于，包括步骤：
通过一路原始数据通道和多路频偏预处理通道分别对卫星下行链路数字基带信号进行接收；
在多路所述频偏预处理通道中分别根据各所述频偏预处理通道预设的不同预校正频偏值对所述数字基带信号进行频偏预校正处理；
选取所述频偏预校正处理后各所述频偏预处理通道的数据中峰值最大的数据，并携带该所述峰值最大的数据对应的所述频偏预处理通道信息；
对所述峰值最大的数据对应的所述频偏预处理通道的残余频偏值进行估计；
对所述原始数据通道的数字基带信号进行延时处理，实现与多路所述频偏预处理通道完成所述频偏预校正处理后的数据延时对齐；
根据估计获得的所述残余频偏值对完成延时对齐的所述原始数据通道的数字基带信号进行预变频处理，校正所述原始数据通道的数字基带信号的频偏值；
对所述预变频处理后的所述原始数据通道的数字基带信号进行滤波，然后捕获。
进一步，所述卫星下行链路数字基带信号，是由卫星下行链路信号经模拟器件放大、滤波、变频、模数转换后获得。
进一步，所述频偏预校正处理，包括步骤：
根据各所述频偏预处理通道预设的不同预校正频偏值对所述数字基带信号进行频偏预校正处理；
对所述频偏预校正处理后的数字基带信号进行滤除带外干扰的滤波处理；
对所述滤除带外干扰的数字基带信号进行捕获。
进一步，所述不同预校正频偏值，对多路频偏预处理通道按照梯度进行预设。
将其中一路频偏预处理通道的预校正频偏值预设为零；
将其他路频偏预处理通道的预校正频偏值预设为+n*Δf或-n*Δf，n＞0；
其中，Δf为卫星下行链路数字基带信号的原始抗频偏范围。
比如，具体是，通过一路原始数据通道和三路频偏预处理通道分别对卫星下行链路数字基带信号进行接收；
则第一路频偏预处理通道的预校正频偏值预设为+2*Δf；
则第二路频偏预处理通道的预校正频偏值预设为零；
则第三路频偏预处理通道的预校正频偏值预设为-2*Δf。
一种大频偏突发信号的简易捕获装置，其特征在于，包括：
多路频偏预处理通道模块，具有多路频偏预处理通道，用于对接收的卫星下行链路数字基带信号，并在各所述频偏预处理通道中分别根据各所述频偏预处理通道预设的不同预校正频偏值对所述数字基带信号进行频偏预校正处理；
通道选择模块，用于选取所述频偏预校正处理后各所述频偏预处理通道的数据中峰值最大的数据，并携带该所述峰值最大的数据对应的所述频偏预处理通道信息；
信道频偏估计模块，用于对所述峰值最大的数据对应的所述频偏预处理通道的残余频偏值进行估计；
原始数据通道模块，具有一路通道，用于对接收的卫星下行链路数字基带信号进行延时处理，实现与多路所述频偏预处理通道完成所述频偏预校正处理后的数据延时对齐；
预变频模块，用于根据估计获得的所述残余频偏值对完成延时对齐的所述原始数据通道的数字基带信号进行预变频处理，校正所述原始数据通道的数字基带信号的频偏值；
滤波捕获模块，用于对所述预变频处理后的所述原始数据通道的数字基带信号进行滤波，然后捕获。
每一路频偏预处理通道均包括：
频偏预校正单元，用于根据各所述频偏预处理通道预设的不同预校正频偏值对所述数字基带信号进行频偏预校正处理；
带外滤除单元，用于对所述频偏预校正处理后的数字基带信号进行滤除带外干扰的滤波处理；
捕获单元，用于对所述滤除带外干扰的数字基带信号进行捕获。
本发明有益效果在于：
1、大幅提升***抗频偏捕获范围，抗频偏能力与频偏预校正通路数成正比关系。若原***抗频偏范围为±Δf，则改进的三路频偏预处理通路的抗频偏捕获范围可提升为±3*Δf。
2、大频偏的信号进行预变频，减小信号滤波而带来的带内信号损伤，提高***的整体解调性能。
3、设计结构灵活，可扩展性强，可根据实际情况对预校正通路进行扩展，进一步提高***的抗频偏性能和捕获概率。
4、***依赖度低，降低***硬件成本和集成难度。
附图说明
图1为本申请实施例的方法处理流程示意图。
图2为本申请实施例的装置结构图。
图3为本申请实施例的每一路频偏预处理通道结构图。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明进行详细的阐述。
本申请的大频偏突发信号的简易捕获方法实施例处理流程如图1所示。
（1）卫星下行链路信号经模拟器件放大、滤波、变频、模数转换后，得到数字基带信号。
（2）通过一路原始数据通道和多路频偏预处理通道分别对卫星下行链路数字基带信号进行接收。
（3）在多路所述频偏预处理通道中分别根据各所述频偏预处理通道预设的不同预校正频偏值对所述数字基带信号进行频偏预校正处理。
不同预校正频偏值，对多路频偏预处理通道按照梯度进行预设。
比如：将其中一路频偏预处理通道的预校正频偏值预设为零；将其他路频偏预处理通道的预校正频偏值预设为+n*Δf或-n*Δf，n＞0；其中，Δf为卫星下行链路数字基带信号的原始抗频偏范围。
（4）对所述频偏预校正处理后的数字基带信号进行滤除带外干扰的滤波处理。
（5）对所述滤除带外干扰的数字基带信号进行捕获。
（6）选取各所述频偏预处理通道的数据中峰值最大的数据，并携带该所述峰值最大的数据对应的所述频偏预处理通道信息。
（7）对所述峰值最大的数据对应的所述频偏预处理通道的残余频偏值进行估计。
（8）对所述原始数据通道的数字基带信号进行延时处理，实现与多路所述频偏预处理通道完成所述频偏预校正处理后的数据延时对齐。
（9）根据估计获得的所述残余频偏值对完成延时对齐的所述原始数据通道的数字基带信号进行预变频处理，校正所述原始数据通道的数字基带信号的频偏值.
（10）对所述预变频处理后的所述原始数据通道的数字基带信号进行滤波。
（11）捕获。
本申请的大频偏突发信号的简易捕获装置实施例结构如图2所示。
装置结构包括包括：用于接收经模拟器件放大、滤波、变频、模数转换后得到卫星下行链路数字基带信号多路频偏预处理通道模块和原始数据通道模块。
还包括，与多路频偏预处理通道模块连接的通道选择模块、信道频偏估计模块。
还包括，与原始数据通道模块和信道频偏估计模块连接的预变频模块，以及与预变频模块连接的滤波捕获模块。
具体的，多路频偏预处理通道模块，具有多路频偏预处理通道，用于对接收的卫星下行链路数字基带信号，并在各所述频偏预处理通道中分别根据各所述频偏预处理通道预设的不同预校正频偏值对所述数字基带信号进行频偏预校正处理。
如图3所示，每一路频偏预处理通道均包括：
频偏预校正单元，用于根据各所述频偏预处理通道预设的不同预校正频偏值对所述数字基带信号进行频偏预校正处理；
带外滤除单元，用于对所述频偏预校正处理后的数字基带信号进行滤除带外干扰的滤波处理；
捕获单元，用于对所述滤除带外干扰的数字基带信号进行捕获。
具体的，通道选择模块，用于选取所述频偏预校正处理后各所述频偏预处理通道的数据中峰值最大的数据，并携带该所述峰值最大的数据对应的所述频偏预处理通道信息。
具体的，信道频偏估计模块，用于对所述峰值最大的数据对应的所述频偏预处理通道的残余频偏值进行估计。
具体的，原始数据通道模块，具有一路通道，用于对接收的卫星下行链路数字基带信号进行延时处理，实现与多路所述频偏预处理通道完成所述频偏预校正处理后的数据延时对齐。
具体的，预变频模块，用于根据估计获得的所述残余频偏值对完成延时对齐的所述原始数据通道的数字基带信号进行预变频处理，校正所述原始数据通道的数字基带信号的频偏值。
具体的，滤波捕获模块，用于对所述预变频处理后的所述原始数据通道的数字基带信号进行滤波，然后捕获。
举例说明
以三通道频偏预校正为例，假定原***的抗频偏范围为，采用本申请实施例的方法或装置进行处理，处理流程如图1所示。
卫星下行链路信号经模拟器件放大、滤波、变频、模数转换后，得到数字基带信号。
将A/D理后的基带数据分为三路：第一路预先校正频偏+2*Δf，第二路频偏预校正值设置为零，第三路预先校正频偏-2*Δf。三路预先校正处理通路的作用是预先校正基带信号中的设定频偏，残余频偏值较小的通路，将具有更高的相关峰值，通道选取单元根据三支路的峰值大小，实现对通道数据的选取，并同时携带通道信息。
对三路数据进行滤波，滤出带外干扰，同时三路数据经过频偏预处理后的残留频偏值越小的支路，经过滤波后，带内信号损伤越小，带外信号抑制度越高。
对三路信号分别进行捕获，经过滤波后的处理信号，残留频偏值越小，峰值越明显。
根据峰值的大小，对三支路的信号进行选取，选取峰值最大的，并同时携带通路信息，用于求取频偏总值。
根据选取通路数据和通道信息，进行信道残余/残留频偏估计，既得链路数据的总频偏值。
对第四路基带数据做延时处理，确保与上述三路频偏预校正支路的延时对齐。
对第四路基带数据延时对齐后，进行预变频，校正原始基带数据的频偏值，频偏信息由频偏估计以及通道信息整合，处理后的基带信号无频偏残留或较小的频偏残留。
第四路数据经过预变频处理后，进行滤波处理，滤出带外干扰，带内信号损伤较小。
第四路数据经过预变频和滤波后，送入捕获单元进行处理，该基带数据因残留频偏较小，带内信号损伤较小，帧同步概率大幅提升，完成捕获。
Claims (10)
1.一种大频偏突发信号的简易捕获方法，其特征在于，包括步骤：
通过一路原始数据通道和多路频偏预处理通道分别对卫星下行链路数字基带信号进行接收；
在多路所述频偏预处理通道中分别根据各所述频偏预处理通道预设的不同预校正频偏值对所述数字基带信号进行频偏预校正处理；
选取所述频偏预校正处理后各所述频偏预处理通道的数据中峰值最大的数据，并携带该所述峰值最大的数据对应的所述频偏预处理通道信息；
对所述峰值最大的数据对应的所述频偏预处理通道的残余频偏值进行估计；
对所述原始数据通道的数字基带信号进行延时处理，实现与多路所述频偏预处理通道完成所述频偏预校正处理后的数据延时对齐；
根据估计获得的所述残余频偏值对完成延时对齐的所述原始数据通道的数字基带信号进行预变频处理，校正所述原始数据通道的数字基带信号的频偏值；
对所述预变频处理后的所述原始数据通道的数字基带信号进行滤波，然后捕获。
2.根据权利要求1所述的大频偏突发信号的简易捕获方法，其特征在于：所述卫星下行链路数字基带信号，是由卫星下行链路信号经模拟器件放大、滤波、变频、模数转换后获得。
3.根据权利要求1所述的大频偏突发信号的简易捕获方法，其特征在于：所述频偏预校正处理，包括步骤：
根据各所述频偏预处理通道预设的不同预校正频偏值对所述数字基带信号进行频偏预校正处理；
对所述频偏预校正处理后的数字基带信号进行滤除带外干扰的滤波处理；
对所述滤除带外干扰的数字基带信号进行捕获。
4.根据权利要求1所述的大频偏突发信号的简易捕获方法，其特征在于：所述不同预校正频偏值，对多路频偏预处理通道按照梯度进行预设。
5.根据权利要求4所述的大频偏突发信号的简易捕获方法，其特征在于：
将其中一路频偏预处理通道的预校正频偏值预设为零；
将其他路频偏预处理通道的预校正频偏值预设为+n*Δf或-n*Δf，n＞0；
其中，Δf为卫星下行链路数字基带信号的原始抗频偏范围。
6.根据权利要求4所述的大频偏突发信号的简易捕获方法，其特征在于：通过一路原始数据通道和三路频偏预处理通道分别对卫星下行链路数字基带信号进行接收；
第一路频偏预处理通道的预校正频偏值预设为+2*Δf；
第二路频偏预处理通道的预校正频偏值预设为零；
第三路频偏预处理通道的预校正频偏值预设为-2*Δf。
7.一种大频偏突发信号的简易捕获装置，其特征在于，包括：
多路频偏预处理通道模块，具有多路频偏预处理通道，用于对接收的卫星下行链路数字基带信号，并在各所述频偏预处理通道中分别根据各所述频偏预处理通道预设的不同预校正频偏值对所述数字基带信号进行频偏预校正处理；
通道选择模块，用于选取所述频偏预校正处理后各所述频偏预处理通道的数据中峰值最大的数据，并携带该所述峰值最大的数据对应的所述频偏预处理通道信息；
信道频偏估计模块，用于对所述峰值最大的数据对应的所述频偏预处理通道的残余频偏值进行估计；
原始数据通道模块，具有一路通道，用于对接收的卫星下行链路数字基带信号进行延时处理，实现与多路所述频偏预处理通道完成所述频偏预校正处理后的数据延时对齐；
预变频模块，用于根据估计获得的所述残余频偏值对完成延时对齐的所述原始数据通道的数字基带信号进行预变频处理，校正所述原始数据通道的数字基带信号的频偏值；
滤波捕获模块，用于对所述预变频处理后的所述原始数据通道的数字基带信号进行滤波，然后捕获。
8.根据权利要求7所述的大频偏突发信号的简易捕获装置，其特征在于：所述卫星下行链路数字基带信号，是由卫星下行链路信号经模拟器件放大、滤波、变频、模数转换后获得。
9.根据权利要求7所述的大频偏突发信号的简易捕获装置，其特征在于：每一路频偏预处理通道均包括：
频偏预校正单元，用于根据各所述频偏预处理通道预设的不同预校正频偏值对所述数字基带信号进行频偏预校正处理；
带外滤除单元，用于对所述频偏预校正处理后的数字基带信号进行滤除带外干扰的滤波处理；
捕获单元，用于对所述滤除带外干扰的数字基带信号进行捕获。
10.根据权利要求7所述的大频偏突发信号的简易捕获装置，其特征在于：所述不同预校正频偏值，对多路频偏预处理通道按照梯度进行预设。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20191126 |