CN111698015A - 一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法 - Google Patents

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CN111698015A CN202010049145.6A CN202010049145A CN111698015A CN 111698015 A CN111698015 A CN 111698015A CN 202010049145 A CN202010049145 A CN 202010049145A CN 111698015 A CN111698015 A CN 111698015A
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Abstract

本发明涉及空天地海一体化通信技术领域，具体涉及一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法；该方法采用前向结构逐级实现突发信号多普勒频偏、多普勒频偏变化率及载波相位参数估计及校正。通过FFT结合二次内差算法来提高多普勒频偏及频偏变化率的参数估计精度，以及利用线性内插的方式得到突信号的相位参数估计值，其估计精度能够在低轨卫星高动态低信噪比下获得较高的载波同步，且运算复杂度适中能够满足工程应用的需要。

Description

一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法
技术领域
本发明涉及空天地海一体化通信技术领域，具体涉及一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法。
背景技术
抢占空天信息竞争制高点、发展相关新兴产业成为发达国家的又一次战略机遇。我国经济、政治和军事处于复杂国际环境中距世界舞台中心最近时期。
低轨卫星通信作为空天地海一体化信息网络中的重要组成部分，有着覆盖范围广、接入灵活等优势。然而，在低轨卫星通信中，低轨卫星相对于地面终端有非常高的运动速度，收到的信号频率与卫星发送端的载波频率之间也会产生相当大的多普勒频移，而且低轨卫星距离移动终端相比地面基站要远的多，信噪比很低。大的频移和低信噪比对低轨卫星移动通信系统的载波同步，提出了更为严格的要求。
低轨卫星移动通信突发信号高动态载波同步的核心问题是如何在有限长度数据中实现多普勒频偏、多普勒变化率及载波相位三个参数的估计。传统上，载波相位同步算法研究主要集中在基于反馈结构的锁相环应用技术。但在低轨卫星高动态低信噪比条件下，锁相环很难在较短时间内实现快速同步，需要在突发帧头加入大量的载波同步符号，导致传输帧效率下降及时延增加。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法。
一方面，本发明提供了一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法，所述方法包括如下述步骤：
S1：假设已完成位同步及帧同步的信号为r(n)，让r(n)乘以长度N帧头导频已知导频符号c的共轭复数实现去调制，得到输出信号x(n)；
S2：对去调制的导频符号x(n)作快速傅里叶变换FFT，得到其幅频响应 |X(k)|，并对幅频响应|X(k)|取最大值max(|Rm(k)|)；
S3：采用二次内差算法,进一步提高|X(k)|频谱能量最大值及相对应频率点
Figure BDA0002370502300000021
的精度，其
Figure BDA0002370502300000022
即为帧头导频更近似的频偏估计值；
S4：让r(n)乘以长度N帧尾导频已知导频符号c的共轭复数实现去调制，得到新的输出信号x(n)，并再次执行步骤S2-S3的计算过程，得到帧尾导频更近似的频偏估计值
Figure BDA0002370502300000023
S5：根据
Figure BDA0002370502300000024
和
Figure BDA0002370502300000025
得到多普勒频率变化率
Figure BDA0002370502300000026
的估计值，利用得到的多普勒频偏
Figure BDA0002370502300000027
及变化率
Figure BDA0002370502300000028
的估计值对接收数据r(n)进行多普勒频偏及变化率校正，得到信号r1(n)；
S6：将信号r1(n)通过M-PSK有效调制数据作非线性变换实现数据去调制，得到信号y(n)；
S7：对信号y(n)做L点FFT变换得到Y(k)，其中k＝0,1,…,L-1，然后搜索Y(k) 幅度最大处对应点k′max；
S8：采用二次内差算法,进一步提高|Y(k)|频谱能量最大值及相对应频率点
Figure BDA0002370502300000029
的精度，其
Figure BDA00023705023000000210
为残余频偏更近似的频偏估计值；
S9：利用频偏估计值
Figure BDA0002370502300000031
对信号r1(n)残留频偏做进一步的精确校正，得到数据r2(n)；
S10：将数据r2(n)分别与帧头及帧尾导频的共轭复数相乘，并且分别累加求和，得到帧头导频中点到帧尾导频中间点的相位增量估计值；
S11：根据帧头导频中点的载波相位估计值和帧头导频中点到帧尾导频中间点的相位增量估计值，通过线性内插的方式得到突发数据帧r2(n)的载波相位为
Figure BDA0002370502300000032
S12：对接收信号r2(n)进行相位校正，最终得到载波相位同步后的解调数据。
可选的，所述快速傅里叶变换FFT，对输入信号x(n)作FFT后为X(k)，其计算表达式为：
Figure BDA0002370502300000033
其中，n＝0,1,…,N-1，k为代表傅里叶变化后的第几个频谱点。
可选的，所述二次内差算法的步骤，包括：步骤A.通过FFT运算,得到其频谱能量最大值及相对应的频率点(fJ,zJ),以及相邻的频率点(fJ-1,zJ-1)、 (fJ+1,zJ+1),利用这3点构成二次曲线z；步骤B.将上述3点代入二次曲线z，求出其系数a,b,c。通过求曲线z的最大值及其相应的频率点
Figure BDA0002370502300000034
即为更近似的频偏估计值。
可选的，所述二次曲线z的计算表达式为：z＝af2+bf+c；所述频率点
Figure BDA0002370502300000035
的计算表达式如下：
Figure BDA0002370502300000036
其中，Δf为FFT运算的频率分辨率。
可选的，所述多普勒频率变化率
Figure BDA0002370502300000037
的估计值计算表达式为：
Figure BDA0002370502300000038
可选的，将信号r1(n)通过M-PSK有效调制数据作非线性变换实现数据去调制，对输入信号r1(n)作非线性变换得到输出信号y(n)，其计算表达式为： y(n)＝r1 M(n)；其中，M为调制因子。
可选的，所述幅频响应|X(k)|的计算表达式为：|X(k)|＝|FFT[x(n)]|，其中， k＝0,1,…,N-1；幅度最大处对应的离散频率表达式为：kmax＝[fpreamNTs]，其中， fpream表示帧头导频符号载波频偏，[*]表示取整数运算符，Ts为符号周期。
可选的，所述信号r1(n)的计算表达式如下：
Figure BDA0002370502300000041
其中，n＝0,1,…,L+2N-1，L为数据长度；
Figure BDA0002370502300000042
exp(*)表示指数函数。
可选的，所述帧头导频中点到帧尾导频中间点的相位增量估计值的计算公式为：
Figure BDA0002370502300000043
所述帧头导频中点的载波相位估计值的计算公式为：
Figure BDA0002370502300000044
所述突发数据帧r2(n)的载波相位
Figure BDA0002370502300000045
的计算公式为：
Figure BDA0002370502300000046
其中n＝0,1,…,L+2N-1。
可选的，最终得到载波相位同步后的解调数据为：
Figure BDA0002370502300000047
其中n＝0,1,…,L+2N-1。
本发明的有益效果体现在：
(1)本发明的一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法，该方法采用前向结构逐级实现突发信号多普勒频偏、多普勒频偏变化率及载波相位参数估计及校正。其估计精度能够在低轨卫星高动态低信噪比下获得较高的载波同步，且运算复杂度适中能够满足工程应用的需要。
(2)本发明的一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法，采用FFT结合用二次内差算法来提高频率估计精度。
(3)本发明的一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法，在完成多普勒频偏及变化率校正后长度L符号的M-PSK有效调制数据作非线性变换实现数据去调制，对剩余的多普勒频偏进行进一步精确估计，从而提高精度。
(4)本发明的一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法，通过线性内插的方式得到突发数据帧的载波相位，提高相位估计的精度。
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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本发明低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法的流程示意图；
图2是本发明在不同信噪比下多普勒变化率与估计偏差之间的关系应用误码率仿真结果图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
目前低轨卫星移动通信突发信号高动态载波同步的核心问题是如何在有限长度数据中实现多普勒频偏、多普勒变化率及载波相位三个参数的估计。传统上，载波相位同步算法研究主要集中在基于反馈结构的锁相环应用技术。但在低轨卫星高动态低信噪比条件下，锁相环很难在较短时间内实现快速同步，需要在突发帧头加入大量的载波同步符号，导致传输帧效率下降及时延增加；为了解决上述问题，所以有必要，研制一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法，通过FFT结合二次内差算法来提高多普勒频偏及频偏变化率的参数估计精度，以及利用线性内插的方式得到突信号的相位参数估计值，其估计精度能够在低轨卫星高动态低信噪比下获得较高的载波同步，且运算复杂度适中能够满足工程应用的需要。
本发明具体实施方式提供一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法，该方法如图1-2所示，包括如下步骤：
在步骤S1中，假设已完成位同步及帧同步的信号为r(n)，让r(n)乘以长度 N帧头导频已知导频符号c的共轭复数实现去调制，得到输出信号x(n)。
在本发明实施例中，让r(n)乘以长度N帧头导频已知导频符号c的共轭复数实现去调制，其输出信号x(n)的计算表达式为：x(n)＝c*r(n),n＝0,1,…,N-1；其中， N为导频符号的长度。
在步骤S2中，对去调制的导频符号x(n)作快速傅里叶变换FFT，得到其幅频响应|X(k)|，并对幅频响应|X(k)|取最大值max(|Rm(k)|)。
在本发明实施例中,所述幅频响应|X(k)|的计算表达式为：|X(k)|＝|FFT[x(n)]|，其中，k＝0,1,…,N-1；所述快速傅里叶变换FFT，对输入信号x(n)作FFT后为 X(k)，其计算表达式为：
Figure BDA0002370502300000061
其中，n＝0,1,…,N-1，k 为代表傅里叶变化后的第几个频谱点；幅度最大处对应的离散频率表达式为：kmax＝[fpreamNTs]，其中，fpream表示帧头导频符号载波频偏，[*]表示取整数运算符， Ts为符号周期。
在步骤S3中，采用二次内差算法,进一步提高|X(k)|频谱能量最大值及相对应频率点
Figure BDA0002370502300000071
的精度，其
Figure BDA0002370502300000072
即为帧头导频更近似的频偏估计值。
在本发明实施例中，所述二次内差算法的步骤，包括：步骤A.通过FFT运算,得到其频谱能量最大值及相对应的频率点(fJ,zJ),以及相邻的频率点 (fJ-1,zJ-1)、(fJ+1,zJ+1),利用这3点构成二次曲线z；步骤B.将上述3点代入二次曲线z，求出其系数a,b,c。通过求曲线z的最大值及其相应的频率点
Figure BDA0002370502300000073
即为更近似的频偏估计值；其中所述所述二次曲线z的计算表达式为： z＝af2+bf+c；所述频率点
Figure BDA0002370502300000074
的计算表达式为：
Figure BDA0002370502300000075
其中，Δf为FFT运算的频率分辨率。
在步骤S4中，让r(n)乘以长度N帧尾导频已知导频符号c的共轭复数实现去调制，得到新的输出信号x(n)，并再次执行步骤S2-S3的计算过程，得到帧尾导频更近似的频偏估计值
Figure BDA0002370502300000076
在本发明实施例中，重新执行步骤S2-S3时，是采用与S2-S3相同的运算顺序，其带入的值为新的输出信号x(n)，其得到的帧尾导频更近似的频偏估计值
Figure BDA0002370502300000077
与计算
Figure BDA0002370502300000078
的算法相同。
在步骤S5中，根据
Figure BDA0002370502300000079
和
Figure BDA00023705023000000710
得到多普勒频率变化率
Figure BDA00023705023000000711
的估计值，利用得到的多普勒频偏
Figure BDA00023705023000000712
及变化率
Figure BDA00023705023000000713
的估计值对接收数据r(n)进行多普勒频偏及变化率校正，得到信号r1(n)。
在本发明实施例中，所述多普勒频率变化率
Figure BDA00023705023000000714
的估计值计算表达式为：
Figure BDA0002370502300000081
其信号r1(n)的计算表达式如下：
Figure BDA0002370502300000082
其中，n＝0,1,…,L+2N-1，L为数据长度；
Figure BDA0002370502300000083
exp(*)表示指数函数。
在步骤S6中，将信号r1(n)通过M-PSK有效调制数据作非线性变换实现数据去调制，得到信号y(n)。
在本发明实施例中，将信号r1(n)通过M-PSK有效调制数据作非线性变换实现数据去调制，对输入信号r1(n)作非线性变换得到输出信号y(n)，其计算表达式为：y(n)＝r1 M(n)；其中，M为调制因子。
在步骤S7中，对信号y(n)做L点FFT变换得到Y(k)，其中k＝0,1,…,L-1，然后搜索Y(k)幅度最大处对应点k′max。
在步骤S8中，采用二次内差算法,进一步提高|Y(k)|频谱能量最大值及相对应频率点
Figure BDA0002370502300000084
的精度，其
Figure BDA0002370502300000085
为残余频偏更近似的频偏估计值。
在本发明实施例中，所述二次内差算法的步骤，包括：步骤A.通过FFT运算,得到其频谱能量最大值及相对应的频率点(fJ,zJ),以及相邻的频率点 (fJ-1,zJ-1)、(fJ+1,zJ+1),利用这3点构成二次曲线z；步骤B.将上述3点代入二次曲线z，求出其系数a,b,c。通过求曲线z的最大值及其相应的频率点
Figure BDA0002370502300000086
即为更近似的频偏估计值；其中所述所述二次曲线z的计算表达式为： z＝af2+bf+c；所述频率点
Figure BDA0002370502300000087
的计算表达式为：
Figure BDA0002370502300000088
其中，Δf为FFT运算的频率分辨率。
在步骤S9中，利用频偏估计值
Figure BDA0002370502300000089
对信号r1(n)残留频偏做进一步的精确校正，得到数据r2(n)。
在本发明实施例中，其中数据r2(n)的计算表达式如下：
Figure BDA0002370502300000091
其中n＝0,1,…,L+2N-1。
在步骤S10中，将数据r2(n)分别与帧头及帧尾导频的共轭复数相乘，并且分别累加求和，得到帧头导频中点到帧尾导频中间点的相位增量估计值。
在本发明实施例中，所述帧头导频中点到帧尾导频中间点的相位增量估计值的计算公式为：
Figure BDA0002370502300000092
在步骤S11中，根据帧头导频中点的载波相位估计值和帧头导频中点到帧尾导频中间点的相位增量估计值，通过线性内插的方式得到突发数据帧r2(n)的载波相位为
Figure BDA0002370502300000093
在本发明实施例中，所述帧头导频中点的载波相位估计值的计算公式为：
Figure BDA0002370502300000094
所述突发数据帧r2(n)的载波相位
Figure BDA0002370502300000095
的计算公式为：
Figure BDA0002370502300000096
其中n＝0,1,…,L+2N-1。
在步骤S12中，对接收信号r2(n)进行相位校正，最终得到载波相位同步后的解调数据。
在本发明实施例中，最终得到载波相位同步后的解调数据为：
Figure BDA0002370502300000097
其中n＝0,1,…,L+2N-1。
其中，上述n均代表第几个采样点。
将上述所设计的一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法，应用到实际当中，如图2所示，给出了不同信噪比下多普勒变化率与估计偏差之间的关系。仿真选择突发通信系统中典型信道参数作为仿真条件，设置L＝1024、 N＝128，每一估计偏差值均通过3000次相互独立的估计值求平均得到。从图2 的仿真结果可以看出，在信噪比分别为0dB、5dB、10dB及15dB时，归一化多普勒变化率在
Figure BDA0002370502300000101
范围内变化的归一化估计偏差在1.2×10-8以内对于工程应用来说，该偏差给接收机载波同步带来的性能损失可以忽略。
本发明设计了一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法，该方法采用前向结构逐级实现突发信号多普勒频偏、多普勒频偏变化率及载波相位参数估计及校正。通过FFT结合二次内差算法来提高多普勒频偏及频偏变化率的参数估计精度，以及利用线性内插的方式得到突信号的相位参数估计值，其估计精度能够在低轨卫星高动态低信噪比下获得较高的载波同步，且运算复杂度适中能够满足工程应用的需要。采用前向结构逐级实现突发信号多普勒频偏、多普勒频偏变化率及载波相位参数估计及校正。其估计精度能够在低轨卫星高动态低信噪比下获得较高的载波同步，且运算复杂度适中能够满足工程应用的需要。采用FFT结合用二次内差算法来提高频率估计精度。在完成多普勒频偏及变化率校正后长度L符号的M-PSK有效调制数据作非线性变换实现数据去调制，对剩余的多普勒频偏进行进一步精确估计，从而提高精度。通过线性内插的方式得到突发数据帧的载波相位，提高相位估计的精度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：假设已完成位同步及帧同步的信号为r(n)，让r(n)乘以长度N帧头导频已知导频符号c的共轭复数实现去调制，得到输出信号x(n)；
S2：对去调制的导频符号x(n)作快速傅里叶变换FFT，得到其幅频响应|X(k)|，并对幅频响应|X(k)|取最大值max(|Rm(k)|)；
S3：采用二次内差算法,进一步提高|X(k)|频谱能量最大值及相对应频率点
Figure FDA0002370502290000011
的精度，其
Figure FDA0002370502290000012
即为帧头导频更近似的频偏估计值；
S4：让r(n)乘以长度N帧尾导频已知导频符号c的共轭复数实现去调制，得到新的输出信号x(n)，并再次执行步骤S2-S3的计算过程，得到帧尾导频更近似的频偏估计值
Figure FDA0002370502290000013
S5：根据
Figure FDA0002370502290000014
和
Figure FDA0002370502290000015
得到多普勒频率变化率
Figure FDA0002370502290000016
的估计值，利用得到的多普勒频偏
Figure FDA0002370502290000017
及变化率
Figure FDA0002370502290000018
的估计值对接收数据r(n)进行多普勒频偏及变化率校正，得到信号r1(n)；
S6：将信号r1(n)通过M-PSK有效调制数据作非线性变换实现数据去调制，得到信号y(n)；
S7：对信号y(n)做L点FFT变换得到Y(k)，其中k＝0,1,…,L-1，然后搜索Y(k)幅度最大处对应点k′max；
S8：采用二次内差算法,进一步提高|Y(k)|频谱能量最大值及相对应频率点
Figure FDA0002370502290000019
的精度，其
Figure FDA00023705022900000110
为残余频偏更近似的频偏估计值；
S9：利用频偏估计值
Figure FDA0002370502290000021
对信号r1(n)残留频偏做进一步的精确校正，得到数据r2(n)；
S10：将数据r2(n)分别与帧头及帧尾导频的共轭复数相乘，并且分别累加求和，得到帧头导频中点到帧尾导频中间点的相位增量估计值；
S11：根据帧头导频中点的载波相位估计值和帧头导频中点到帧尾导频中间点的相位增量估计值，通过线性内插的方式得到突发数据帧r2(n)的载波相位为
Figure FDA0002370502290000022
S12：对接收信号r2(n)进行相位校正，最终得到载波相位同步后的解调数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述快速傅里叶变换FFT，对输入信号x(n)作FFT后为X(k)，其计算表达式为：
Figure FDA0002370502290000023
其中，n＝0,1,…,N-1，k为代表傅里叶变化后的第几个频谱点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次内差算法的步骤，包括：
步骤A.通过FFT运算,得到其频谱能量最大值及相对应的频率点(fJ,zJ),以及相邻的频率点(fJ-1,zJ-1)、(fJ+1,zJ+1),利用这3点构成二次曲线z；
步骤B.将上述3点代入二次曲线z，求出其系数a,b,c。通过求曲线z的最大值及其相应的频率点
Figure FDA0002370502290000024
即为更近似的频偏估计值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述二次曲线z的计算表达式为：z＝af2+bf+c；所述频率点
Figure FDA0002370502290000025
的计算表达式如下：
Figure FDA0002370502290000026
其中，Δf为FFT运算的频率分辨率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多普勒频率变化率
Figure FDA0002370502290000031
的估计值计算表达式为：
Figure FDA0002370502290000032
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将信号r1(n)通过M-PSK有效调制数据作非线性变换实现数据去调制，对输入信号r1(n)作非线性变换得到输出信号y(n)，其计算表达式为：y(n)＝r1 M(n)；其中，M为调制因子。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述幅频响应|X(k)|的计算表达式为：|X(k)|＝|FFT[x(n)]|，其中，k＝0,1,…,N-1；幅度最大处对应的离散频率表达式为：kmax＝[fpreamNTs]，其中，fpream表示帧头导频符号载波频偏，[*]表示取整数运算符，Ts为符号周期。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号r1(n)的计算表达式如下：
Figure FDA0002370502290000033
其中，n＝0,1,…,L+2N-1，L为数据长度；
Figure FDA0002370502290000034
exp(*)表示指数函数。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述帧头导频中点到帧尾导频中间点的相位增量估计值的计算公式为：
Figure FDA0002370502290000035
所述帧头导频中点的载波相位估计值的计算公式为：
Figure FDA0002370502290000036
所述突发数据帧r2(n)的载波相位
Figure FDA0002370502290000041
的计算公式为：
Figure FDA0002370502290000042
其中n＝0,1,…,L+2N-1。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，最终得到载波相位同步后的解调数据为：
Figure FDA0002370502290000043
其中n＝0,1,…,L+2N-1。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112333124A (zh) * 2020-10-30 2021-02-05 中科院计算技术研究所南京移动通信与计算创新研究院 基于flf算法的低信噪比突发信号载波同步方法及系统
CN112910819A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 东方红卫星移动通信有限公司 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
CN113541766A (zh) * 2021-07-02 2021-10-22 东方红卫星移动通信有限公司 低轨卫星通信系统快速频率捕获方法、系统及终端
CN113824662A (zh) * 2021-11-22 2021-12-21 北京航天驭星科技有限公司 载波同步方法、装置、电子设备及计算机可读介质
CN115276756A (zh) * 2022-06-21 2022-11-01 重庆邮电大学 一种保障服务质量的低轨卫星星座优化设计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103795675A (zh) * 2014-01-24 2014-05-14 北京理工大学 一种低信噪比高动态环境下载波同步的方法
CN104852875A (zh) * 2015-03-26 2015-08-19 中国人民解放军理工大学通信工程学院卫星通信军队重点实验室 高动态大频偏突发信号的频偏估计方法
CN108462666A (zh) * 2018-02-11 2018-08-28 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 高动态突发信号载波快速同步器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103795675A (zh) * 2014-01-24 2014-05-14 北京理工大学 一种低信噪比高动态环境下载波同步的方法
CN104852875A (zh) * 2015-03-26 2015-08-19 中国人民解放军理工大学通信工程学院卫星通信军队重点实验室 高动态大频偏突发信号的频偏估计方法
CN108462666A (zh) * 2018-02-11 2018-08-28 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 高动态突发信号载波快速同步器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘洋: "基于前向结构的高动态突发信号载波同步算法", 《电讯技术》 *
黄明军，王永民，牛家红: "基于内插法的 PMF－FFT 系统多普勒频偏精度研究", 《应用科技》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112333124A (zh) * 2020-10-30 2021-02-05 中科院计算技术研究所南京移动通信与计算创新研究院 基于flf算法的低信噪比突发信号载波同步方法及系统
CN112910819A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 东方红卫星移动通信有限公司 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
CN112910819B (zh) * 2021-01-29 2022-07-08 东方红卫星移动通信有限公司 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
CN113541766A (zh) * 2021-07-02 2021-10-22 东方红卫星移动通信有限公司 低轨卫星通信系统快速频率捕获方法、系统及终端
CN113541766B (zh) * 2021-07-02 2022-07-26 东方红卫星移动通信有限公司 低轨卫星通信系统快速频率捕获方法、系统及终端
CN113824662A (zh) * 2021-11-22 2021-12-21 北京航天驭星科技有限公司 载波同步方法、装置、电子设备及计算机可读介质
CN113824662B (zh) * 2021-11-22 2022-02-08 北京航天驭星科技有限公司 载波同步方法、装置、电子设备及计算机可读介质
CN115276756A (zh) * 2022-06-21 2022-11-01 重庆邮电大学 一种保障服务质量的低轨卫星星座优化设计方法
CN115276756B (zh) * 2022-06-21 2023-09-26 重庆邮电大学 一种保障服务质量的低轨卫星星座优化设计方法

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