[发明专利]一种低轨卫星多普勒估计解调方法及设备

说明书

本发明公开了一种低轨卫星多普勒估计解调方法及设备。它涉及高动态同步技术，适合应用于低轨卫星通信。本发明以卫星信标作为导频信号，通过鉴相方法快速锁定卫星信标，提取出当前多普勒频移；再根据信标频率与所接收信号的符号速率的载波频率，确定所接收信号的多普勒频移；最后，通过下变频将低符号速率信号转化为基带信号，再经过定时恢复、载波恢复、解映射等，从而完成解调。本发明适合低轨卫星高动态情况，多普勒估计范围大、精度高。

技术领域

本发明涉及一种低轨卫星多普勒估计解调方法及设备，属于高动态同步技术，可用于低轨卫星通信。

背景技术

低轨卫星轨道高度在1000km左右，卫星的移动速度较快，由于卫星快速移动产生了较大的多普勒频偏，而多普勒频偏对信号捕获和解调造成了较大影响；所以需要快速完成多普勒估计并辅助后续的解调。由于地面终端需要在点波束驻留很短的时间内完成捕获、多普勒估计和解调，保证多个终端快速接入和业务互联互通，

传统的高动态解调器，主要分为两类。一类在信号中插入导频信息，辅助接收机完成频偏估计并提取载波，另一类不需要导频信息，利用高阶环路完成载波提取。第一类方法由于插入了导频信息，因而可以快速提取载波，但同时也因为插入了不含数据信息的导频信息而浪费了发射机功率。第二类方法节约了发射机功率，但缺点是载波锁定速度慢，通常只能用于连续信号解调，无法应用于短突发信号解调中。因此，在解调高动态信号时，需要精确的提取出载波，并且提取载波的时间需要尽可能短，以适应不同通信体制的需求。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述背景技术中的缺点，提供一种低轨卫星多普勒估计解调方法及设备。本发明适合低轨卫星高动态情况，多普勒估计范围大、精度高。

本发明的目的是这样实现的：

一种低轨卫星多普勒估计解调方法，包括以下步骤：

(1)使用多普勒估计模块，采用鉴相方法快速锁定信标，并提取出当前的多普勒频移；

(2)使用从信标中提取的多普勒频移，对所接收的信号进行变频，将所接收的信号转化为基带信号；

(3)对基带信号做定时恢复、载波恢复、解映射和译码，完成解调。

进一步地，步骤1的具体方式为：

根据接收机和发射机的最大相对速度和最大相对加速度，确定信标的最大多普勒频移及最大多普勒频移变化率；

设定信标接收模块的带宽为两倍最大多普勒频移，本振的自由频率为信标频率；

将接收信标与本振混频，然后用鉴相器得到混频后信号的相位，再将该相位信号送入环路滤波器进行环路滤波后，再送入数控振荡器，产生频率调频信号调制本振；信标在混频后的相位接近于零时，完成信标锁定，此时环路滤波器的输出即为当前信标的多普勒频移。

进一步地，步骤2的具体方式为：

根据接收机和发射机的最大相对速度和最大相对加速度，确定信号的最大多普勒频移及最大多普勒频移变化率；

设定信号接收模块的带宽为信号带宽与两倍最大多普勒频移之和，本振的自由频率为信号的载波频率；

计算信号载波频率与信标频率的比值，与当前信标的多普勒频移相乘，得到信号载波的多普勒频移，再送入数控振荡器，产生频率，作为信号调制本振；

将本振与所接收信号混频，得到信号的基带信号。

进一步地，步骤3的具体方式为：

定时恢复接收基带信号，估计时钟误差，完成数据同步和时钟同步功能；

载波恢复接收定时后的数据，估计相位误差，完成相位跟踪功能；