[发明专利]机载卫星通信多普勒频移高精度检测及补偿方法

摘要

机载卫星通信多普勒频移高精度检测及补偿方法，其特征是采用基于FFT的Rife插值校正算法进行频差修正，即导频频率估计算法来检测卫星通信多普勒频移：由于FFT运算存在栅栏效应,当输入信号的频率不在FFT量化频率点处时,直接用FFT运算的最大谱线位置来估计正弦输入信号的频率,将存在量化误差,在0～T时间内，对加性高斯白噪声背景中单一频率正弦信号进行采样，得到采样序列：本发明通过基于频差修正的Rife导频频率估计算法来检测卫星通信多普勒频移，实现对下行信号的多普勒频移补偿。

主权项

1.机载卫星通信多普勒频移高精度检测及补偿方法，其特征是,采用基于FFT的Rife插值校正算法，即导频频率估计算法来检测卫星通信多普勒频移：由于FFT运算存在栅栏效应,当输入信号的频率不在FFT量化频率点处时,直接用FFT运算的最大谱线位置来估计正弦输入信号的频率,将存在量化误差,其误差范围[‑f_s/2N,f_s/2N]，其中f_s为采样频率,N为FFT点数；在0～T时间内，对加性高斯白噪声背景中单一频率正弦信号进行采样，得到采样序列：x(n)＝Acos(2πf₀/f_s+θ₀)+z(n),n＝0,1,…,N‑1式中：A，θ₀分别为正弦信号的幅度和相位；f₀为待估计的信号频率；f_s为采样频率；z(n)为零均值高斯白噪声；x(n)的N点FFT记为X(k)，由于实序列FFT具有对称性，因此只考虑离散频谱的前N/2点，在加矩形窗情况下，有X(k)在幅度最大值处的离散频率的序号记为m，Z(k)为z(n)的FFT；利用m对信号的频率做粗略的估计：其中Δf为FFT的频率分辨率，Δf＝1/NT＝1/t_p；当信号的频率不是Δf的整数倍时，X(k)在主瓣内有2条谱线，最大谱线的幅度为X₀＝|X(m)|，次大谱线的位置记为m₁，m₁＝m±1，次大谱线的幅度X₁＝|X(m₁)|，则根据次大值与最大值的比值α，α＝X₁/X₀，得到信号的实际频率与估计频率之间的相对偏差δ为：式中，δ在如下范围[‑0.5，0.5]；通过插值修正，估算信号的频率为当次大值在最大值的左边时，上式中±符号取减，当次大值在最大值的右边时，上式中±符号取加；通过导频信道估算频差即多普勒频移，然后在中频单元改变直接数字式频率合成器DDS输出频率。