CN110278022B - 一种卫星通信无线信道资源监测的简化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卫星通信无线信道资源监测的简化方法，在该方法中卫星接收机对地面站发送的上行信号进行功率估计和特征序列捕获，采用功率估计值和特征序列捕获联合方式，对接收信号进行联合判决，判决结果可以有效表征卫星上行无线信道资源的使用情况和干扰情况，辅助星载网控实现高效资源管理。

Description

一种卫星通信无线信道资源监测的简化方法
技术领域
本发明属于电子通信领域，具体涉及一种卫星通信无线信道资源监测的简化方法。
背景技术
卫星通信系统是以卫星作为中继站转发微波信号，在多个地面站之间通信，实现对地面的"无缝隙"覆盖。但是由于卫星通信使用的微波信号资源有限，特别是随着用户数量的不断增长和用户业务需求不断的增多，对卫星无线信道资源的需求越来越多，以及信道环境存在各种各样的干扰，因此如何实现对卫星无线信道资源进行有效的管理和分配显得愈加重要。
同时随着数字技术的发展以及降低系统延时，需要将原来在地面进行的资源管理系统搬移到卫星，但是由于卫星资源比较有限，不能将整个复杂的地面系统全部搬移到卫星，因此，需要对系统进行优化和简化，降低在星上处理的资源，本发明就是以此为出发点开展的研究，通过简化的无线资源监测辅助星载网控实现高效资源管理，达到无线资源高效利用。
发明内容
本发明所解决的技术问题是：降低现有无线通信系统资源监测复杂大的问题，提供一种卫星通信无线信道资源监测的简化方法，该方法采用信道功率估计和特征信号捕获联合判决的方法实现对卫星无线信道资源的监测。
本发明的技术解决方案是：一种卫星通信无线信道资源监测的简化方法，包括以下步骤：
(1a)、地面站发送上行信号，所述上行信号携带特征序列信号；
(1b)、对上行信号进行功率估计，并将估计结果转换为dB形式；
(1c)、根据功率估计结果，得到初步判断上行信道为无信号、有信号和干扰的状态结果，其中，所述无信号表示除了噪声信号外没有其它任何信号，所述有信号表示在接收机接收电平范围内的信号，所述干扰表示超出接收机最大接收电平的信号；
(1d)、对上行信号的特征序列进行捕获，所述的特征序列为独特码序列；
(1e)、利用步骤(1d)得到的捕获结果对步骤(1c)中上行初步判断信道的有信号状态结果进行二次判断，特征序列捕获成功为有信号，特征序列捕获不成功为干扰，其中，所述有信号表示接收机接收的用户信号，所述干扰表示在接收机接收电平范围内的非用户信号；
(1f)、执行(1a)～(1e)步骤后，得到卫星通信无线信道资源监测的无信号、有信号和干扰状态结果，作为星载无线资源管理的输入依据。
进一步地，步骤(1a)中所述上行信号的帧格式由特征序列和有效信号构成，其中特征序列用于信号的捕获使用，由独特码构成；有效信号，地面站发送的有效数据信号区。
进一步地，步骤(1b)中所述的功率估计方法为：
(2a)、当上行信号符号速率为fc时，采用4×fc的采样速率，对上行信号的I、Q两路进行采样，得到Ik和Qk；
(2b)、对Ik和Qk的平方相加得到信号能量值Pk，对连续4N个信号能量值累加，N为用于功率估计的符号数；
(2c)、对步骤(2b)计算得到的IQ平方和累加值做平均；
(2d)、对步骤(2c)计算得到的平均值进行dB转换，得到功率估计值；
(2e)、对步骤(2d)计算得到的估计值与MdB、PdB比较，得到无信号、有信号和干扰结果。
进一步地，步骤(1e)中所述二次判断的方法为：
(3a)、采用本地特征序列与上行接收信号进行相关，
(3b)、对步骤(3a)计算得到的相关值与预设门限比较，得到捕获状态；
(3c)、对步骤(3b)计算得到的捕获状态与信号功率判断为有信号进行再次判断，确定信道状态。
进一步地，步骤(1f)中所述卫星通信无线信道资源监测的方法为：通过卫星接收机采用信号功率估计与特征信号捕获联合判决的方法判断上行无线信道资源的状态，达到对无线信道资源有效监测，为星载网控的高效资源管理提供依据。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、现有的无线资源管理包括功率控制、信道分配、调度、切换、接入控制、负载控制、端到端的QoS和自适应编码调制等多个方面，具有很高的复杂度，本发明采用信号功率估计和特征序列捕获联合方式，有效降低处理复杂度；
2、本发明采用信号功率估计和特征序列捕获联合的方式，通过对特征序列捕获进一步对功率估计结果进行确定，保证了无线信道资源检测的准确性。
附图说明
图1为本发明的一种卫星通信无线信道资源监测的简化方法的处理流程图；
图2为本发明实施例功率估计及判决流程示意图；
图3为本发明实施例特征序列捕获及判决流程示意图。
其中，MdB表示无信号接收机接收电平；PdB表示接收机接收最大电平；Q为相关值预设门限。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对于本发明的各种等价形式地修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
图1为一种卫星通信无线信道资源监测的简化方法的处理流程图。从图中可以看出，该方法包括如下几个步骤：
(1a)、地面站按照信号帧格式(特征序列+有效信号)发送上行信号。
所述上行信号的信道速率为1.28Msps，特征序列长度为48个符号，有效信号长度为4800个符号。
(1b)、对上行接收信号采样，并对采样后数据进行功率估计。
所述上行信号的采样率为5.12MHz，信号功率估计样点数为19200，信号功率估计值采用8比特表示，精度为0.2dB，可表示范围为51.2dB。
(1c)、根据功率值，对上行信道状态进行判断，表示无信号、有信号和干扰状态。
所述上行信道状态：信号功率<15dB时，表示无信号；信号功率≥15dB同时≤45dB时，表示有信号；
信号功率>45dB时，表示干扰。
(1d)、对上行信号特征序列进行捕获。
所述上行信号的特征序列采用48个符号长度的独特码，采用本地独特码与上行信号相关，容错5个符号的方式，相关值大于等于43(预设门限)时，认为捕获成功，否则捕获失败。
(1e)、用捕获结果对步骤(1c)判断信道状态为有信号再次判断，表示有信号和干扰状态。
所述上行信道中功率值判断有信号，但是连续5次没有捕获到特征序列，则认为干扰，否则为有信号。
(1f)、将检测的上行信道状态信息结果表征出来，该状态信息作为星载无线资源管理的输入依据。
所述上行信道状态检测结果采用6比特表征出来：“000011”表示无信号；“001100”表示有信号；“110000”表示干扰。
图2为功率估计及判决流程示意图，其功率估计过程及判决分5步：
(2a)、当上行信号的符号速率为fc时，采用4×fc的采样速率，对上行信号的I、Q两路进行采样，得到Ik和Qk；
(2b)、对Ik和Qk的平方相加得到信号能量值Pk，对连续4N个信号能量值累加，N为有效信号符号数；
(2c)、对步骤(2b)计算得到的IQ平方和累加值做平均；
(2d)、对步骤(2c)计算得到的平均值进行dB转换，得到功率估计值；
(2e)、对步骤(2d)计算得到的功率估计值，与门限比较，确定信道状态。
本实施例中，信号速率为1.28Msps，采样率为5.12Msps，功率估计样点数为19200，功率估计结果采用8比特表示，精度为0.2dB，范围为51.2dB，dB转换采用查表方式，门限为<15dB时，表示无信号，门限为≥15dB同时≤45dB时，表示有信号，门限为>45dB时，表示有干扰。
图3为特征序列捕获及判决流程示意图，其特征序列捕获过程及判决分3步：
(3a)、对上行接收信号解调后与本地特征序列相关；
(3b)、对步骤(3a)计算得到的相关值与预设门限比较，得到捕获状态；
(3c)、对步骤(3b)计算得到的捕获状态与信号功率判断为有信号再次进行判断，确定信道状态。
本实施例中，特征序列长度为48个符号，预设门限为43，当相关值连续5次小于43时，认为捕获失败，否则捕获成功。对捕获成功中信道状态最终判断为有信号，否则为干扰。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知技术，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的方法范围内，根据本发明的方法及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种卫星通信无线信道资源监测的简化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1a)、地面站发送上行信号，所述上行信号携带特征序列信号；
(1b)、对上行信号进行功率估计，并将估计结果转换为dB形式；
(1c)、根据功率估计结果，得到初步判断上行信道为无信号、有信号和干扰的状态结果，其中，所述无信号表示除了噪声信号外没有其它任何信号，所述有信号表示在接收机接收电平范围内的信号，所述干扰表示超出接收机最大接收电平的信号；
(1d)、对上行信号的特征序列进行捕获，所述的特征序列为独特码序列；
(1e）、利用步骤(1d)得到的捕获结果对步骤(1c)中上行初步判断信道的有信号状态结果进行二次判断，特征序列捕获成功为有信号，特征序列捕获不成功为干扰，其中，所述有信号表示接收机接收的用户信号，所述干扰表示在接收机接收电平范围内的非用户信号；
(1f)、执行(1a)~(1e)步骤后，得到卫星通信无线信道资源监测的无信号、有信号和干扰状态结果，作为星载无线资源管理的输入依据；
步骤(1a)中所述上行信号的帧格式由特征序列和有效信号构成，其中特征序列用于信号的捕获使用，由独特码构成；有效信号为地面站发送的有效数据信号；
步骤(1b)中所述的功率估计方法为：
(2a)、当上行信号符号速率为fc时，采用4×fc的采样速率，对上行信号的I、Q两路进行采样，得到Ik和Qk；
(2b）、对Ik和Qk的平方相加得到信号能量值Pk，对连续4N个信号能量值累加，N为用于功率估计的符号数；
(2c)、对步骤(2b)计算得到的IQ平方和累加值做平均；
(2d)、对步骤(2c)计算得到的平均值进行dB转换，得到功率估计值；
(2e)、对步骤(2d)计算得到的功率估计值与接收机无信号门限值、接收机干扰门限值进行比较；dB转换采用查表方式，功率估计值<15dB时，表示无信号，功率估计值为≥15dB同时≤45dB时，表示有信号，功率估计值>45dB时，表示有干扰；
步骤(1e）中所述二次判断的方法为：
(3a)、采用本地特征序列与上行接收信号进行相关，
(3b)、对步骤(3a)计算得到的相关值与相关值预设门限比较，得到捕获状态；
(3c)、对步骤(3b)计算得到的捕获状态与信号功率判断为有信号进行再次判断，确定信道状态，特征序列长度为48个符号，相关值预设门限为43，当相关值连续5次小于43时，认为捕获失败，否则捕获成功，判断捕获成功后的信道状态为有信号状态。
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