CN106646517B - 基于低轨通信卫星的导频信道传输星历信息的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于低轨通信卫星的导频信道传输星历信息的方法，通过获取低轨通信卫星与用户通信时的泊松流密度而评估通信用户的数量，以及根据低轨通信卫星的导频信道全零原始速率、walsh扩频序列码速率以及短PN码码长，确定一个周期的短PN码对应的原始全零数据位，从而设定适合定时信息与星历信息相结合的导频信道信号结构，因此，本发明充分利用导频信道高速的传输速率，降低导航卫星电文传输时间，提高定位速度。

Description

基于低轨通信卫星的导频信道传输星历信息的方法
技术领域
本发明涉及卫星通信导航领域，特别涉及一种基于低轨通信卫星的导频信道传输星历信息的方法。
背景技术
随着社会的发展，各大行业对导航定位速度要求越来越高，尤其是在军事领域，实时精确导航定位更是扮演着重要角色。就目前的全球导航系统而言，例如GPS，其导航电文数据速率是50bps，终端定位速度部分取决于该因素，导航电文传输速率越大，完整接收完导航电文的时间越短。
低轨通信卫星的通信速率相比于导航电文速率往往高几个量级，目前卫星通信中应用得最多的通信体制包括像IS95、CDMA2000等更适合卫星信道的体制。在这些通信体制中前向链路信道包括导频信道、同步信道、寻呼信道和前向业务信道。其中，导频信道主要是作为解调其他信道时的相干相位参考，含有重要的定时信息；并且导频信道无数据，全是零，经过扩频后，信道上传输的是区分小区基站的短PN码；就导频信道速率而言，IS95体制中是600bps，CDMA2000体制中是19.2kbps。但是，目前并没有在导频信道中按一定规则插入星历信息，既不影响原始的定时、相位参考功能，又能对定位导航有一定的增强功能的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于：为进一步提高导航电文的传输速率，提供一种基于低轨通信卫星的导频信道传输星历信息的方法，并在不影响导频信道的定时、相位参考原始功能的前提下，充分利用导频信道高速率的特点，提高插入的导航星历数据量。
为实现上述目的，本发明基于低轨通信卫星的导频信道传输星历信息的方法，其包括以下步骤，
步骤一：获取低轨通信卫星与用户通信时的泊松流密度λ，则用户平均达到时间间隔1/λ；
步骤二：根据所述低轨通信卫星的导频信道全零原始速率Rb、walsh扩频序列码速率Rc以及短PN码码长m，确定一个周期的短PN码对应的原始全零数据为m·Rb/Rc位；
步骤三：在导频信道的每个基本结构单元中，插入位星历数据；
步骤四：解调导频信道，获取相应的定时信息与星历信息。
根据一种具体的实施方式，所述低轨道通信卫星的导频信道体制为IS95、CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA中之一。
根据一种具体的实施方式，所述泊松流密度λ为所述低轨道通信卫星新用户到达时的泊松流密度。
与现有技术相比，本发明的有益效果
本发明基于低轨通信卫星的导频信道传输星历信息的方法，获取低轨通信卫星与用户通信时的泊松流密度λ，评估通信用户的数量，以及根据低轨通信卫星的导频信道全零原始速率、walsh扩频序列码速率以及短PN码码长，确定一个周期的短PN码对应的原始全零数据位，而设定适合定时信息与星历信息相结合的导频信道信号结构，从而充分利用导频信道高速的传输速率，降低导航卫星电文传输时间，提高定位速度。
附图说明：
图1是本发明方法的流程示意图；
图2是IS95导频信道生成示意图；
图3是IS95导频信道插入星历数据后的信号结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
结合图1所示的本发明方法的流程示意图；其中，本发明基于低轨通信卫星的导频信道传输星历信息的方法，包括以下步骤，
步骤一：获取低轨通信卫星与用户通信时的泊松流密度λ，则用户平均达到时间间隔1/λ。
步骤二：根据所述低轨通信卫星的导频信道全零原始速率Rb、walsh扩频序列码速率Rc以及短PN码码长m，确定一个周期的短PN码对应的原始全零数据为m·Rb/Rc位。
步骤三：在导频信道的每个基本结构单元中，插入位星历数据。
步骤四：解调导频信道，获取相应的定时信息与星历信息。
在发明方法中，所述低轨道通信卫星的通信体制为IS95、CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA中之一。而且，泊松流密度λ为低轨道通信卫星新用户到达时的泊松流密度。
本发明基于低轨通信卫星的导频信道传输星历信息的方法，获取低轨通信卫星与用户通信时的泊松流密度，评估通信用户的数量，以及根据低轨通信卫星的导频信道全零原始速率、walsh扩频序列码速率以及短PN码码长，确定一个周期的短PN码对应的原始全零数据位，而设定适合定时信息与星历信息相结合的导频信道信号结构，从而充分利用导频信道高速的传输速率，降低导航卫星电文传输时间，提高定位速度。
如图2所示的IS95导频信道生成示意图；其中，IS95前向链路导频信道的产生过程如下：原始全零数据速率为Rb＝600bps，经过码速率为Rc＝1.2288Mcps的walsh码H(0)扩频后分两路进入I、Q信道，然后再用码长为m＝32768，速率也为Rc的短PN码进行扩频调制。
结合图3所示的IS95导频信道插入星历数据后的信号结构示意图；通过研究卫星通信下新用户到达的模型，新用户到达时(发起切换用户和呼叫用户)泊松流参数一般为λ＝2.5，即用户到达的平均时间间隔为0.4s。
按照本发明的步骤三，一个周期的PN码对应16位的原始全零数据，则每秒时间内原始全零数据会对应37.5个周期的PN码，2s时间内导频信道上短PN码会重复75次。其中，该信号结构中有2λ＝5个基本结构单元。该信号结构中前16比特是全零数据，扩频后依然调制为一个周期的短PN码，而短PN码作为区分基站的数据段，仍然有定时功能，因此，即使将卫星的星历数据插入到短PN码后224个的比特中，也不会影响其定时数据的传递。
再按照本发明的步骤四，在终端对导频信道进行解调时，通过遍历512种可能相位偏置的短PN码，并且与接收信号进行相关运算，得到最大的相关峰值位置，从而确定短PN码的起始位，进而解调同步信道。如附图2所示的，上述解调过程在2s内会出现5个相关峰值。并且获得该基站的短PN码的相位偏置，在此基础上，调解出插入的星历数据，从而获得相应的星历信息。
上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (3)

1.一种基于低轨通信卫星的导频信道传输星历信息的方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤一：获取低轨通信卫星与用户通信时的泊松流密度λ，则用户平均到达 时间间隔1/λ；
步骤二：根据所述低轨通信卫星的导频信道全零原始速率Rb、walsh扩频序列码速率Rc以及短PN码码长m，确定一个周期的短PN码对应的原始全零数据为m·Rb/Rc位；
步骤三：在导频信道的每个基本结构单元中，插入位星历数据；
步骤四：解调导频信道，获取相应的定时信息与星历信息。
2.如权利要求1所述的基于低轨通信卫星的导频信道传输星历信息的方法，其特征在于，所述低轨通信卫星的通信体制为IS95、CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA中之一。
3.如权利要求1所述的基于低轨通信卫星的导频信道传输星历信息的方法，其特征在于，所述泊松流密度λ为所述低轨通信卫星新用户到达时的泊松流密度。
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