CN110927752A - 高速率卫星双向时间比对信号解调方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高速率卫星双向时间比对信号解调方法，包括：对接收到的高速率卫星双向时间比对信号进行同相正交I、Q两条支路的下变频，完成信号载波剥离；将信号点数通过内插变为2的整数次幂，对信号进行FFT运算生成信号FFT结果；将本地伪码分成n段，对本地伪码序列进行FFT运算后取共轭生成n段本地伪码频域序列；对信号FFT结果分别与n段本地伪码频域序列相乘后进行IFFT，生成部分相关运算结果，筛选出当前频率下的峰值点数值和码相位；筛选出不同频率下部分相关运算结果峰值点数值和码相位，对峰值点进行判决，以判决是否捕获到信号、及捕获信号的频率和码相位；对捕获后的信号进行跟踪。本发明的技术方案实现了高速率卫星双向时间比对信号的解调。

Description

高速率卫星双向时间比对信号解调方法及系统
技术领域
本发明涉及卫星信号解调领域，特别是涉及一种高速率卫星双向时间比对信号解调方法及系统。
背景技术
在现有技术中，卫星双向时间比对技术多采用伪码扩频信号调制体制，其测量原理是将待传输信号的频谱采用一个噪声似的伪随机信号扩展频谱后成为宽频带信号进行数据传输，通过获得伪码信号的相位时延信息来获得时间传递信息。这种方法测量精度较高，但是受解调算法限制，数据宽度须为伪码周期的整数倍，在现有解调方法下数据传输速率较低，导致能够实时传递处理的数据量受到制约。
鉴于此，本发明的目的在于提供一种高速率卫星双向时间比对信号解调方法及系统，以缓解现有方法实时传递处理的数据量受限的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供高速率卫星双向时间比对信号解调方法及系统，以解决现有技术存在的问题。
第一方面，本发明提供了高速率卫星双向时间比对信号解调方法，包括：对接收到的高速率卫星双向时间比对信号进行同相正交I、Q两条支路的下变频，完成信号载波剥离；将信号点数通过内插变为2的整数次幂，对信号进行FFT运算生成信号FFT结果；将本地伪码分成n段，n为本地伪码周期长度与数据周期长度的比值，对n段中的每一段尾部补零生成与伪码周期长度一致的本地伪码序列，对本地伪码序列进行FFT运算后取共轭生成n段本地伪码频域序列；对信号FFT结果分别与n段本地伪码频域序列相乘后进行IFFT，生成部分相关运算结果，对部分相关结果峰值进行筛选，筛选出当前频率下的峰值点数值和码相位；在设定的频率范围内完成频率的搜索，筛选出不同频率下部分相关运算结果的峰值点数值和码相位，对峰值点进行判决，以判决是否捕获到信号、及捕获信号的频率和码相位；对捕获后的信号进行跟踪。
进一步地，对捕获后的信号进行跟踪包括：将信号送入锁频环、锁相环、码同步环三个环路；载波跟踪采用二阶锁频环辅助三阶锁相环的方法，对信号载波相位精确同步；码同步环通过计算信号超前、即时和滞后三路相干积分结果实现码相位的鉴别；设定三个环路的积分更新周期均为数据周期。
第二方面，本发明还提供了高速率卫星双向时间比对信号解调系统，包括：下变频模块，对接收到的高速率卫星双向时间比对信号进行同相正交I、Q两条支路的下变频，完成信号载波剥离；内插模块，将信号点数通过内插变为2的整数次幂，对信号进行FFT运算生成信号FFT结果；本地伪码模块，将本地伪码分成n段，n为本地伪码周期长度与数据周期长度的比值，对n段中的每一段尾部补零生成与伪码周期长度一致的本地伪码序列，对本地伪码序列进行FFT运算后取共轭生成n段本地伪码频域序列；相关模块，对信号FFT结果分别与n段本地伪码频域序列相乘后进行IFFT，生成部分相关运算结果，对部分相关结果峰值进行筛选，筛选出当前频率下的峰值点数值和码相位；检测判决模块，在设定的频率范围内完成频率的搜索，筛选出不同频率下部分相关运算结果的峰值点数值和码相位，对峰值点进行判决，以判决是否捕获到信号、及捕获信号的频率和码相位；跟踪单元，对捕获后的信号进行跟踪。
进一步地，跟踪单元包括锁频环、锁相环、码同步环三个环路，将信号送入锁频环、锁相环、码同步环三个环路；载波跟踪采用二阶锁频环辅助三阶锁相环的方法，对信号载波相位精确同步；码同步环通过计算信号超前、即时和滞后三路相干积分结果实现码相位的鉴别；设定三个环路的积分更新周期均为数据周期。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明提供的技术方案采用分段补零的基于FFT的并行码相位搜索算法进行信号的捕获，在对高数据率的卫星双向时间比对信号进行跟踪过程中，通过锁频环辅助锁相环的方式完成载波相位的精确同步，通过码同步环来完成码相位的精确同步。将锁频环、锁相环及码同步环三个环路的环路更新周期均设定为数据周期，从而完成高速率卫星双向时间比对信号的解调。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一种实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一实施例的高速率卫星双向时间比对信号解调方法流程示意图；
图2是本发明第一实施例的高速率卫星双向时间比对信号解调方法信号捕获示意图；
图3是本发明第一实施例的高速率卫星双向时间比对信号解调方法信号跟踪示意图；
图4是本发明第二实施例的高速率卫星双向时间比对信号解调系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
图1是本发明第一实施例的高速率卫星双向时间比对信号解调方法流程示意图，如图1所示，该方法包括如下六个步骤。
步骤S101：对接收信号进行下变频。具体地，对接收到的高速率卫星双向时间比对信号进行同相正交I、Q两条支路的下变频，完成信号载波剥离。如图2所示，经过下变频后的信号才能进行后续的处理。
步骤S102：对下变频后的信号进行内插。具体地，将信号点数通过内插变为2的整数次幂，对信号进行FFT运算生成信号FFT结果。
步骤S103：本地伪码生成。具体地，将本地伪码分成n段，n为本地伪码周期长度与数据周期长度的比值，对n段中的每一段尾部补零生成与伪码周期长度一致的本地伪码序列，对本地伪码序列进行FFT运算后取共轭生成n段本地伪码频域序列。
步骤S104：内插后的信号与本地伪码进行分段相关运算。具体地，对信号FFT结果分别与n段本地伪码频域序列相乘后进行IFFT，生成部分相关运算结果，对部分相关结果峰值进行筛选，筛选出当前频率下的峰值点数值和码相位
步骤S105：完成不同频率下相关峰值的筛选。具体地，在设定的频率范围内完成频率的搜索，筛选出不同频率下部分相关运算结果的峰值点数值和码相位，对峰值点进行判决，以判决是否捕获到信号、及捕获信号的频率和码相位。
步骤S106：对捕获后的信号进行跟踪。具体地，对捕获后的信号进行跟踪包括：将信号送入锁频环、锁相环、码同步环三个环路；载波同步采用二阶锁频环辅助三阶锁相环的方法，对信号的载波相位精确同步；码同步环通过计算信号超前、即时和滞后三路相干积分结果实现码相位的鉴别；设定三个环路的积分更新周期均为数据周期。如图3所示，三个环路互相耦合，共同工作，锁频环通过载波辅助的方式对码同步环进行动态辅助，减少码同步环所受动态应力。
实施例二：
本发明实施例提供了高速率卫星双向时间比对信号解调系统，该系统主要用于执行本发明实施例上述内容所提供的高速率卫星双向时间比对信号解调方法，以下对本发明实施例提供的高速率卫星双向时间比对信号解调系统做具体介绍。
图4是本发明第二实施例的高速率卫星双向时间比对信号解调系统的结构示意图。如图4所示，高速率卫星双向时间比对信号解调系统，包括下变频模块201、内插模块202、本地伪码模块203、相关模块204、检测判决模块205和跟踪单元206。
下变频模块201，对接收到的高速率卫星双向时间比对信号进行同相正交I、Q两条支路的下变频，完成信号载波剥离。
内插模块202，将信号点数通过内插变为2的整数次幂，对信号进行FFT运算生成信号FFT结果。
本地伪码模块203，将本地伪码分成n段，n为本地伪码周期长度与数据周期长度的比值，对n段中的每一段尾部补零生成与伪码周期长度一致的本地伪码序列，对本地伪码序列进行FFT运算后取共轭生成n段本地伪码频域序列。
相关模块204，对信号FFT结果分别与n段本地伪码频域序列相乘后进行IFFT，生成部分相关运算结果，对部分相关结果峰值进行筛选，筛选出当前频率下的峰值点数值和码相位。
检测判决模块205，在设定的频率范围内完成频率的搜索，筛选出不同频率下部分相关运算结果的峰值点数值和码相位，对峰值点进行判决，以判决是否捕获到信号、及捕获信号的频率和码相位；对捕获后的信号进行跟踪。
跟踪单元206，对捕获后的信号进行跟踪。跟踪单元206包括锁频环、锁相环、码同步环三个环路，将信号送入锁频环、锁相环、码同步环三个环路；载波跟踪采用二阶锁频环辅助三阶锁相环的方法，对信号载波相位精确同步；码同步环通过计算信号超前、即时和滞后三路相干积分结果实现码相位的鉴别；设定三个环路的积分更新周期均为数据周期。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种高速率卫星双向时间比对信号解调方法，其特征在于，包括：
对接收到的所述高速率卫星双向时间比对信号进行同相正交I、Q两条支路的下变频，完成所述信号载波剥离；
将所述信号点数通过内插变为2的整数次幂，对所述信号进行FFT运算生成信号FFT结果；
将本地伪码分成n段，所述n为所述本地伪码周期长度与数据周期长度的比值，对所述n段中的每一段尾部补零生成与所述伪码周期长度一致的本地伪码序列，对所述本地伪码序列进行FFT运算后取共轭生成n段本地伪码频域序列；
对所述信号FFT结果分别与n段本地伪码频域序列相乘后进行IFFT，生成部分相关运算结果，
对所述的部分相关结果峰值进行筛选，筛选出当前频率下的峰值点数值和码相位；
在设定的频率范围内完成频率的搜索，筛选出不同频率下所述部分相关运算结果的峰值点数值和码相位，对所述峰值点进行判决，以判决是否捕获到信号、及捕获信号的频率和码相位；
对所述捕获后的信号进行跟踪。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的对捕获后信号进行跟踪的方法，包括：
将所述信号送入锁频环、锁相环、码同步环三个环路；
载波跟踪采用二阶锁频环辅助三阶锁相环的方法，对所述信号载波相位精确同步；
所述码同步环通过计算所述信号超前、即时和滞后三路相干积分结果实现码相位的鉴别；
设定所述三个环路的积分更新周期均为所述数据周期。
3.一种高速率卫星双向时间比对信号解调系统，其特征在于，包括：
下变频模块，对接收到的所述高速率卫星双向时间比对信号进行同相正交I、Q两条支路的下变频，完成所述信号载波剥离；
内插模块，将所述信号点数通过内插变为2的整数次幂，对所述信号进行FFT运算生成信号FFT结果；
本地伪码模块，将本地伪码分成n段，所述n为所述本地伪码周期长度与数据周期长度的比值，对所述n段中的每一段尾部补零生成与所述伪码周期长度一致的本地伪码序列，对所述本地伪码序列进行FFT运算后取共轭生成n段本地伪码频域序列；
相关模块，对所述信号FFT结果分别与n段本地伪码频域序列相乘后进行IFFT，生成部分相关运算结果，对所述的部分相关结果峰值进行筛选，筛选出当前频率下的峰值点数值和码相位；
检测判决模块，在设定的频率范围内完成频率的搜索，筛选出不同频率下所述部分相关运算结果的峰值点数值和码相位，对所述峰值点进行判决，以判决是否捕获到信号、及捕获信号的频率和码相位；
跟踪单元，对所述捕获后的信号进行跟踪。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的跟踪单元，包括：
所述跟踪单元包括锁频环、锁相环、码同步环三个环路，将所述信号送入锁频环、锁相环、码同步环三个环路；
载波跟踪采用二阶锁频环辅助三阶锁相环的方法，对所述信号载波相位精确同步；
所述码同步环通过计算所述信号超前、即时和滞后三路相干积分结果实现码相位的鉴别；
设定所述三个环路的积分更新周期均为所述数据周期。
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