CN109633704B - 一种基于极大值的卫星通信捕获方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于极大值的卫星通信捕获方法，包括：获取接收信号序列；将所述接收信号序列和已知独特码序列进行相关计算，并输出计算结果；根据计数器循环周期内的相关峰最大值，并记录最大值出现时的计数器值。若连续两个窗内，相关峰最大值位置相近(±1个符号)，成功捕获。能精准捕获及较大信号功率差异的接收信号，且在较低信噪比时虚警概率极低。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于极大值的卫星通信捕获方法及系统。
背景技术
卫星通信系统中接收端捕获模块的性能直接决定卫星通信系统性能，甚至决定卫星通信系统能否通信。
卫星通信系统中，由于信道衰落、收发站点时钟独立、地面站和卫星之间的相对运动以及地面站之间时钟独立等因素的影响，接收端经过低噪声模块化下变频器下变频后的信号存在较大频率偏差，较低信噪比且信号功率持续变化。
卫星通信中使用的物理帧包含独特码，捕获过程即为独特码检查过程。卫星通信的捕获通常较为成熟的技术是对接收信号与本地已知独特码做自相关或互相关处理，然后检查相关峰是否超过预先设定的门限值。这种捕获方法在接收信号功率差异较大、频偏偏差较大时失效。
公开号为CN 106059655 A的专利文献，公开了一种卫星通信突发定时同步方法，该方法适用于TDMA系统，且是一种定时同步方法，还需要提前知晓信号来的窗口才能进行实施，无法适用于不知晓信号来窗的情况，也不能直接应用于FDMA系统。
也有技术将预先设定的门限值采用自适应门限，自适应门限通过求解接收信号的功率获取。该技术可以适应接收信号功率较大差异的情况，但在接收信号信噪比低时存在虚警或漏检。
发明内容
本发明的目的在于克服现有捕获技术的不足，提供一种卫星通信系统的捕获方法及系统，适用于FDMA系统，不需使用捕获门限，且在捕获时无需知晓信号的窗口情况下，能精准捕获及较大信号功率差异的接收信号，且在较低信噪比时虚警概率极低。
本发明通过以下技术方案实现：
一种基于极大值的卫星通信捕获方法，包括：
获取接收信号序列；
将所述接收信号序列和已知独特码序列进行相关计算，并输出计算结果；
根据计数器循环周期内的相关峰最大值，并记录最大值出现时的计数器值。
若连续两个窗内，相关峰最大值位置相近（±1个符号），成功捕获。
帧头捕获采用相关算法计算相关峰，其计算方法为：
式中，rk为接收到的符号序列，pk为本地已知符号序列，N为帧头分组的组数，G为组内符号的个数。
获取接收信号序列后，先进行DDC及匹配滤波后再计算。
一种基于极大值的卫星通信捕获系统，包括：
信号获取单元，用于获取接收信号序列；
运算单元，用于将所述接收信号序列和已知独特码序列进行相关计算，并输出计算结果；
捕获单元，用于根据计数器循环周期内的相关峰最大值，并记录最大值出现时的计数器值，若连续两个窗内，相关峰最大值位置相近（±1个符号），成功捕获；
存储单元，用于存储所述已知独特码序列。
还包括DDC及匹配滤波单元，用于进行滤波。
本发明的有益效果是：
1、本发明中不需使用捕获门限，避免了由于门限设置不当导致误捕和虚警的问题，能够捕获较大信号功率差异和较低信噪比的卫星通信信号；
本发明适用于FDMA系统，在捕获时无需知晓信号的窗口情况，且可以在存在频偏和信号功率相差的信道条件下，完成大于99.9%成功率的捕获。
附图说明
图1是本发明一种卫星通信设备的捕获流程图。
图2是本发明一种卫星通信设备的捕获系统的结构示意图。
图3是接收信道信息处理示意图。
具体实施方式
如图1所示，为捕获流程：
将接收信号分为N组（与N种编码调制方式对应）,每组信号分别捕获。
每组信号的捕获过程相同，仅计数器窗口使用的长度不同，如图2所示。图中L1~Ln分别对应N种不同编码调制方式的物理帧帧长。
每个计算窗口中寻找相关峰峰值，如果连续两个相关峰峰值之间的间隔等于该窗口的长度则当前传输的物理帧帧格式就是当前窗口所对应的编码调制方式。
实际应用发现，所述捕获系统在使用90个已知独特码序列，在10%符号速率的频率偏差、Es/N0为-2、信号功率相差40dB的信道条件下，捕获成功率大于99.9％。
如图3所示，一种基于极大值的卫星通信捕获系统，包括：
信号获取单元，用于获取接收信号序列；
运算单元，用于将所述接收信号序列和已知独特码序列进行相关计算，并输出计算结果；
捕获单元，用于根据计数器循环周期内的相关峰最大值，并记录最大值出现时的计数器值，若连续两个窗内，相关峰最大值位置相近（±1个符号），成功捕获；
存储单元，用于存储所述已知独特码序列。
在同步了收发两端码相位并消除了码钟偏差的基础上，即实现了对卫星通信信号的捕获。从以上记载的实施例可以看到，本发明提供的当前的捕获方案省去了门限设定和自适应过程，大大节省了计算量，而且提高了捕获准确度，实现了卫星信号的快速捕获，提高了通信效率。
需要说明的是，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其他实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于极大值的卫星通信捕获方法，包括：
获取接收信号序列，将接收信号分为N组，与N种编码调制方式对应，每组信号分别捕获；每组信号的捕获过程相同，仅计数器窗口使用的长度不同；
将所述接收信号序列和已知独特码序列进行相关计算，并输出计算结果；
根据计数器循环周期内的相关峰最大值，并记录最大值出现时的计数器值，若连续两个窗内，相关峰最大值位置相近±1个符号，成功捕获；
其中，帧头捕获采用相关算法计算相关峰，其计算方法为：
式中，rk为接收到的符号序列，pk为本地已知符号序列，N为帧头分组的组数，G为组内符号的个数。
2.根据权利要求1所述的基于极大值的卫星通信捕获方法，其特征在于，获取接收信号序列后，先进行DDC及匹配滤波后再计算。
3.一种基于极大值的卫星通信捕获系统，其特征在于，包括：
信号获取单元，用于获取接收信号序列；
运算单元，用于将接收信号分为N组，与N种编码调制方式对应；并用于对每组信号分别捕获，每组信号的捕获过程相同，仅计数器窗口使用的长度不同：将所述接收信号序列和已知独特码序列进行相关计算，并输出计算结果；其中，帧头捕获采用的相关算法计算相关峰，其计算方法为：
式中，rk为接收到的符号序列，pk为本地已知符号序列，N为帧头分组的组数，G为组内符号的个数；
捕获单元，用于根据计数器循环周期内的相关峰最大值，并记录最大值出现时的计数器值，若在连续两个窗内，相关峰最大值位置相近±1个符号，则成功捕获。
4.根据权利要求3所述的基于极大值的卫星通信捕获系统，其特征在于，还包括存储单元，用于存储所述已知独特码序列。
5.根据权利要求3所述的基于极大值的卫星通信捕获系统，其特征在于，还包括DDC及匹配滤波单元，用于进行滤波。
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