[发明专利]一种基于UQPSK统一信号模型下的测控通信实现方法

摘要

本发明公开了一种基于UQPSK统一信号模型下的测控通信实现方法，打破传统遥测、遥控、通信功能功分立进行的工作模式，利用UQPSK的非均衡性完成外测数据与遥控/通信数据的传输，利用扩频码的伪随机和相关特性完成目标速度、距离、角度信息的获取；该架构极大的利用了信号传输中携带的各种信息，在同一信号模型架构下，可以同时获得遥测、遥控、通信信号，并且各路信号间无交互干扰；另外，上下行链路均采用统一、标准的模块化体系结构，在最大化的利用了硬件资源和载荷空间的同时，保证了测控通信系统的有效运作；因而，具有非常好的扩展性和灵活性，有效解决了当今测控通信数据容量日益增长与空间、资源受限的矛盾。

主权项

1.一种基于UQPSK统一信号模型下的测控通信实现方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、UQPSK发生器产生上/下行链路信号；上行链路信号包括：原始UQPSK调制上行链路信号sUQPSK_UP(t)、原始I路PN码信号PN1(t)、原始Q路PN码信号PN2(t)和原始遥控数据信号Sdata1(t)；下行链路信号包括：原始UQPSK调制下行链路信号sUQPSK_DOWN(t)、原始PN码信号PN(t)和原始通信数据信号Sdata2(t)；(2)、在UQPSK统一信号模型下对上/下行链路信号实现测控通信；(2.1)、在UQPSK统一信号模型下对上行链路信号实现测控通信；(2.1.1)、将sUQPSK_UP(t)输入到信道衰落子模块，信道衰落子模块模拟无线通信信道对sUQPSK_UP(t)增加时延τ、多普勒频偏fd和高斯白噪声，其输出端模拟接收机收到的UQPSK信号，再将UQPSK信号分别输入到捕获子模块和相关干涉子模块；(2.1.2)、捕获子模块收到UQPSK信号后，对UQPSK信号依次进行一级粗捕获和二级精捕获；1)、一级粗捕获：UQPSK信号乘以本地并行的本振序列cos2πfLOt+jsin2πfLOt后，再对比各路信号乘积，找出其幅值最大的点对应的信号，标记为捕获信号，捕获信号的频率f0+fd则对应本振序列的频率fLO＝f0+iΔf，由此求得近似的多普勒频偏fd'＝fLO‑f0；其中，fLO为本振序列的频率，f0为sUQPSK_UP(t)的频率，Δf表示本振频率间隔，i表示第i个本振；捕获信号分别与两路互相正交的本地PN码PN1(t)、PN2(t)自相关，得到PN码码偏PPN1、PPN2，其中PN1(t)、PN2(t)的阶数均为N，长度为2N‑1；利用PN码码偏PPN1、PPN2修正本地线性移位寄存器，得到修正后的I路扩频码和Q路扩频码；利用PN码码偏与距离的关系求得目标距离D：其中，c表示光速；2)、二级精捕获：缩短本振频率间隔Δf'，重复上述一级粗捕获过程，获得多普勒粗频偏fd”；最后将多普勒载波粗频偏fd”和目标距离D送入输出显示模块，将多普勒载波粗频偏fd”和PN码码偏PPN1、PPN2送入跟踪子模块；(2.1.3)、跟踪子模块收到UQPSK信号后，利用双路载波跟踪环获取误差频率分量Δfd，完成载波频率精确跟踪；同时还利用码跟踪环获取PN码的相位误差信号，完成PN码的精确跟踪，获得进一步修正后的解调I路扩频码和解调Q路扩频码；当跟踪子模块内的双路载波跟踪环和码跟踪环都达到稳定时，获取解调遥控数据信号Sdata1(t+τ)；利用多普勒粗频偏fd”和误差频率分量Δfd计算出多普勒精频偏fd＝fd”+Δfd；利用多普勒精频偏与速度的关系，计算出目标速度最后，将多普勒载波精频偏信号fd与解调遥控数据信号Sdata1(t+τ)输出至显示模块显示，以及将解调I路扩频码、解调Q路扩频码、解调遥控数据信号Sdata1(t+τ)反馈给数据结果比较子模块；(2.1.4)、相关干涉子模块采用多元天线阵列接收UQPSK信号，再用接收到的信号乘以进一步修正后的解调I路扩频码，乘积信号标记为sUQPSK_PN_UP(t)，再对sUQPSK_PN_UP(t)进行希尔伯特变化并作为虚数与原始sUQPSK_PN_UP(t)相加，即scomplex(t)＝sUQPSK_PN_UP(t)+jH[sUQPSK_PN_UP(t)]，再将得到的信号依次进行A/D变换和数字下变频DDC变换，最后选取不相邻的两路信号进行相关干涉运算，进而计算出俯仰角和方位角，并输出至显示模块显示；(2.1.5)、数据结果比较子模块比较原始数据与处理后的数据，计算出各类信号的误码率，并输出显示模块显示；(2.2)、在UQPSK统一信号模型下对下行链路信号实现测控通信；(2.2.1)、将sUQPSK_DOWN(t)输入到信道衰落子模块，信道衰落子模块模拟无线通信信道对sUQPSK_DOWN(t)增加时延τ、多普勒频偏fd及高斯白噪声，其输出端模拟接收机收到的UQPSK信号，再将UQPSK信号分别输入到捕获子模块和相关干涉子模块；(2.2.2)、捕获子模块收到UQPSK信号后，对UQPSK信号进行一级粗捕获和二级精捕获；1)、一级粗捕获：UQPSK信号乘以本地并行的本振序列cos2πfLOt后，再对比各路信号乘积，找出其幅值最大的点对应的信号，标记为捕获信号，捕获信号的频率f0+fd则对应本振序列的频率fLO＝f0+iΔf，由此求得近似的多普勒频偏fd'＝fLO‑f0；其中，fLO为本振序列的频率，f0为sUQPSK_DOWN(t)的频率，Δf表示本振频率间隔，i表示第i个本振；捕获信号与本地PN码PN(t)自相关得到PN码码偏P，PN(t)的阶数均为N，长度为2N‑1；利用PN码码偏P修正本地线性移位寄存器，得到修正后的I路扩频码；利用PN码码偏P与距离的关系求得目标距离D：其中，c表示光速；2)、二级精捕获：缩短本振频率间隔Δf'，重复上述一级粗捕获过程，获得多普勒粗频偏fd”；最后将多普勒载波粗频偏fd”和目标距离D送入输出显示模块；将多普勒载波粗频偏fd”和PN码码偏P送入跟踪子模块；(2.2.3)、跟踪子模块收到UQPSK信号后，利用双路载波跟踪环获取误差频率分量Δfd，完成载波频率精确跟踪；同时还利用码跟踪环获取PN码的相位误差信号，完成PN码的精确跟踪，获得进一步修正后的解调I路扩频码；当跟踪子模块内的双路载波跟踪环和码跟踪环都达到稳定时，获取解调通信数据信号Sdata2(t+τ)；利用多普勒粗频偏fd”和误差频率分量Δfd计算出多普勒精频偏fd＝fd”+Δfd；利用多普勒精频偏与速度的关系，计算出目标速度最后，将多普勒载波精频偏fd与解调通信数据信号Sdata2(t+τ)输出至显示模块显示，以及将解调I路扩频码和解调通信数据信号Sdata2(t+τ)反馈给数据结果比较子模块；(2.2.4)、相关干涉子模块采用多元天线阵列接收UQPSK信号，再用接收到的信号乘以进一步修正后的解调I路扩频码，乘积信号标记为sUQPSK_PN_DOWN(t)，再把sUQPSK_PN_DOWN(t)作为虚数与其希尔伯特变化相减，即scomplex(t)＝‑H[sUQPSK_PN_DOWN(t)]+jsUQPSK_PN_DOWN(t)，再将得到的信号依次进行A/D变换和DDC变换，最后选取不相邻的两路信号进行相关干涉运算，进而计算出俯仰角和方位角，并输出至显示模块显示；(2.2.5)、数据结果比较子模块比较原始数据与处理后的数据，计算出各类信号的误码率，并输出显示模块显示。