一种高动态场景下深度扩频低轨卫星载波同步方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112910819A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号202110132901.6(22)申请日2021.01.29(71)申请人东方红卫星移动通信有限公司地址401120重庆市渝北区龙兴镇两江大道618号(72)发明人刘佳王文斌李涛邹光南(74)专利代理机构重庆双马智翔专利代理事务所(普通合伙)50241代理人顾晓玲陈香兰(51)Int.Cl.H04L27/26(2006.01)H04B7/185(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种高动态场景下深度扩频低轨卫星载波同步方法及系统(57)摘要本发明公开了高动态场景下深度扩频低轨卫星载波同步方法及系统。包括：S1，对下变频数据进行匹配滤波；S2，获取滤波数据的起始位置、频偏值和频偏变化率，对滤波数据进行粗补偿；S3，解扩粗补偿数据；设置频偏步进值和频偏变化率步进值；S4，利用频偏值和频偏变化率对解扩数据进行多普勒频率补偿，利用相位估计对二次补偿数据进行相位补偿获得三次补偿数据；S5，通过锁相环对三次补偿数据进行相位跟踪获得精补偿数据；S6，对精补偿数据进行CRC校验，若校验失败，更新频偏值和频偏变化率，返回S4和S5。捕获阶段实现频偏粗补偿，扫频阶段将信号频偏减小到1Hz以内，跟踪阶段实现1Hz以内频偏补偿，实现载波信号精同步。CN112910819ACN112910819A权利要求书1/2页1.一种高动态场景下深度扩频低轨卫星载波同步方法，其特征在于，包括：步骤S1，对接收数据进行下变频获得下变频数据，对所述下变频数据进行匹配滤波获得滤波数据；步骤S2，获取所述滤波数据的起始位置、每个采样时间点的频偏值和频偏变化率，利用每个采样时间点的频偏值对该采样时间点的滤波数据进行粗补偿获得粗补偿数据；步骤S3，解扩所述粗补偿数据获得解扩数据；设置频偏步进值和频偏变化率步进值；步骤S4，利用每个采样时间点的频偏值和频偏变化率对该采样时间点的解扩数据进行补偿获得二次补偿数据，对第二次补偿数据进行相偏估计获得每个采样时间点的相位估计，利用每个采样时间点的相位估计对该采样时间点的二次补偿数据进行补偿获得三次补偿数据；步骤S5，通过锁相环对三次补偿数据进行相位跟踪获得精补偿数据；步骤S6，对所述精补偿数据进行CRC校验，若校验通过，载波同步处理完成，输出所述精补偿数据，若校验失败，将每个采样时间点的频偏值更新为上一循环的频偏值与频偏步进值之和，将每个采样时间点的频偏变化率更新为上一循环的频偏变化率与频偏变化率步进值之和，返回执行步骤S4和步骤S5。2.如权利要求1所述的高动态场景下深度扩频低轨卫星载波同步方法，其特征在于，在所述步骤S2中，粗补偿过程为：设第k个采样时间点的滤波数据为x0(kT)，按照公式获得该采样时间点的粗补偿数据x1(kT)，其中，T表示采样周期，Δfk表示第k个采样时间点的频偏值。3.如权利要求1所述的高动态场景下深度扩频低轨卫星载波同步方法，其特征在于，在所述步骤S4中，二次补偿的过程为：设第k个采样时间点的解扩数据为x2(kT)，按照公式获得该采样时间点的二次补偿数据x3(kT)，其中，T表示采样周期，Δfk表示第k个采样时间点的频偏值，Δfk'表示第k个采样时间点的频偏变化率。4.如权利要求1所述的高动态场景下深度扩频低轨卫星载波同步方法，其特征在于，在所述步骤S4中，三次补偿的过程为：设第k个采样时间点的二次数据为x3(kT)，按照公式获得该采样时间点的三次补偿数据x4(kT)，其中，T表示采样周期，ek表示第k个采样时间点的相偏估计值。5.如权利要求1所述的高动态场景下深度扩频低轨卫星载波同步方法，其特征在于，在所述步骤S2中，获取所述滤波数据的起始位置、每个采样时间点的频偏值和频偏变化率，过程包括：步骤A，根据接收数据的帧类型计算接收数据的前序长度Prealen，从滤波数据中依次读取长度为前序长度Prealen的多个样本，同步执行步骤B和步骤C；步骤B，计算各样本的能量，若连续能量大于能量门限值的样本数量大于等于n，进入步骤D，若连续能量大于能量门限值的样本数量小于n，清零输入数据并清零捕获标志；所述n为正整数；步骤C对每个样本数据进行如下操作，具体包括：步骤C1，对所述样本数据进行2次方运算后再与blackman窗函数相乘获得加窗数据；2CN112910819A权利要求书2/2页步骤C2，对所述加窗数据进行N点FFT运算并搜索能量最大值α以及能量最大值索引index；步骤C3，按照修正公式获得能量最大值索引index的索引修正量Δindex，所述修正公式为：Δindex＝0.5*(α‑γ)/(α‑2*β+γ)，β和γ分别为能量最大值α