CN112822136B - 卫星通信信号调频方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例中，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号；对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号。可见，本发明能够提供一种卫星通信信号调频方法，相较于传统方法，具有较强的抗干扰能力、调频信号识别率以及分类精度，从而有效改善传统方法通信信号识别率与分类精度较低的问题。该方法所产生的调频信号具备高带宽、不易被干扰、功率利用率高的特征，可以广泛用于通信传输业务。

Description

卫星通信信号调频方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种卫星通信信号调频方法、装置及系统。
背景技术
为了满足卫星移动通信系统的通信需求，减小多种噪声的影响，保障信号接收不失真，满足用户不同需求，通信信号必须经过调制分类器的处理，使其在不同频道上传输。由此可见，在卫星移动通信系统中，调制分类器中采用的调频技术具有至关重要的作用。
但现有的卫星调制分类器对通信信号的调频处理不当，抗干扰能力低，导致其通信信号识别率与分类精度较低，难以满足5G时代的卫星通信需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种卫星通信信号调频方法、装置及系统，该方法所产生的调频信号具备高带宽、不易被干扰、功率利用率高的特征，可以广泛用于通信传输业务。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种卫星通信信号调频方法，所述方法包括：
构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号；
对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号，包括：
基于5G低轨卫星通信信号传播特性，确定5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素；
根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型；
根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素包括大气层闪烁、自由空间路径损耗、气体吸收和降雨雨衰中的一种或多种，所述根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，包括：
根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，确定所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数；
根据所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数包括：
在信号延迟传播占比为90％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为5.2dB或-12.1dB；
信号延迟时间为60ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-17.0dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-18.3dB；
信号延迟时间为130ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-19.1dB；
信号延迟时间为250ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-22.1dB；
在信号延迟传播占比为50％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为6.3dB或-9.5dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-24.1dB；
信号延迟时间为250ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-25.2dB；
在信号延迟传播占比为10％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为9.7dB或-7.3dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-23.6dB；
信号延迟时间为180ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-28.1dB。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型为：
Ph(τ)/(dB)＝Ph,0(τ)/(dB)-dτ/(dB)；
其中，Ph(τ)表示的是回响功率；τ表示的是固定延时；Ph,0(τ)表示的是初始回响功率；d表示的是固定常数，取值为10logδ/10loge。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号，包括：
所述5G低轨卫星通信信号的表达式为
r(n)＝As(n)exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)；
其中，A表示的是信号幅度；s(n)表示的是相位调制后的第n个调制符号；j表示的是常数，通常取值为0.25；T表示的是符号周期，单位为s；Δf表示的是待估计的频偏；θ表示的是位置初始相位，单位为rad；υ(n)表示的是方差为σ2，均值为0的高斯白噪声；n的取值范围为[0,N-1]，N表示的是序列长度；
设置A为1，则所述5G低轨卫星通信信号的表达式可以转换为消除调制信号的通信信号，所述消除调制信号的通信信号的表达式为：
x(n)＝r(n)s*(n)＝exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)s*(n)；
其中，x(n)表示的是消除调制信号的通信信号；s*(n)表示的是辅助数据，其与s(n)共轭相乘为1；υ(n)s*(n)与υ(n)具备同样的数学特征，将两者看作相等；
将所述消除调制信号的通信信号的表达式的高斯白噪声转换为乘性噪声，则得到5G低轨卫星通信调频信号为：
Figure BDA0002874172820000041
其中，φ(n)表示的是频偏数值；w(n)表示的是乘性噪声，其方差与均值随着信噪比增加趋近于零，具备类高斯分布特征。
本发明第二方面公开了一种卫星通信信号调频装置，所述装置包括：
获取模块，用于构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号；
调频模块，用于对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述获取模块构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号的具体方式，包括：
基于5G低轨卫星通信信号传播特性，确定5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素；
根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型；
根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素包括大气层闪烁、自由空间路径损耗、气体吸收和降雨雨衰中的一种或多种，所述获取模块根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型的具体方式，包括：
根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，确定所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数；
根据所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数包括：
在信号延迟传播占比为90％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为5.2dB或-12.1dB；
信号延迟时间为60ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-17.0dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-18.3dB；
信号延迟时间为130ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-19.1dB；
信号延迟时间为250ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-22.1dB；
在信号延迟传播占比为50％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为6.3dB或-9.5dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-24.1dB；
信号延迟时间为250ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-25.2dB；
在信号延迟传播占比为10％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为9.7dB或-7.3dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-23.6dB；
信号延迟时间为180ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-28.1dB。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型为：
Ph(τ)/(dB)＝Ph,0(τ)/(dB)-dτ/(dB)；
其中，Ph(τ)表示的是回响功率；τ表示的是固定延时；Ph,0(τ)表示的是初始回响功率；d表示的是固定常数，取值为10logδ/10loge。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述调频模块对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号的具体方式，包括：
所述5G低轨卫星通信信号的表达式为
r(n)＝As(n)exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)；
其中，A表示的是信号幅度；s(n)表示的是相位调制后的第n个调制符号；j表示的是常数，通常取值为0.25；T表示的是符号周期，单位为s；Δf表示的是待估计的频偏；θ表示的是位置初始相位，单位为rad；υ(n)表示的是方差为σ2，均值为0的高斯白噪声；n的取值范围为[0,N-1]，N表示的是序列长度；
设置A为1，则所述5G低轨卫星通信信号的表达式可以转换为消除调制信号的通信信号，所述消除调制信号的通信信号的表达式为：
x(n)＝r(n)s*(n)＝exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)s*(n)；
其中，x(n)表示的是消除调制信号的通信信号；s*(n)表示的是辅助数据，其与s(n)共轭相乘为1；υ(n)s*(n)与υ(n)具备同样的数学特征，将两者看作相等；
将所述消除调制信号的通信信号的表达式的高斯白噪声转换为乘性噪声，则得到5G低轨卫星通信调频信号为：
Figure BDA0002874172820000061
其中，φ(n)表示的是频偏数值；w(n)表示的是乘性噪声，其方差与均值随着信噪比增加趋近于零，具备类高斯分布特征。
本发明第三方面公开了另一种卫星通信信号调频装置，所述装置包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的卫星通信信号调频方法中的部分或全部步骤。
本发明实施例第四方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明实施例第一方面公开的卫星通信信号调频方法中的部分或全部步骤。
本发明实施例第五方面公开了一种卫星通信信号调频系统，所述系统包括信号接收装置和调频装置；所述系统用于执行本发明实施例第一方面公开的卫星通信信号调频方法中的部分或全部步骤。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例中，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号；对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号。可见，本发明能够提供一种卫星通信信号调频方法，相较于传统方法，具有较强的抗干扰能力、调频信号识别率以及分类精度，从而有效改善传统方法通信信号识别率与分类精度较低的问题。该方法所产生的调频信号具备高带宽、不易被干扰、功率利用率高的特征，可以广泛用于通信传输业务。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例公开的一种卫星通信信号调频方法的流程示意图；
图2是本发明实施例公开的一种卫星通信信号调频装置的结构示意图；
图3是本发明实施例公开的又一种卫星通信信号调频装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或端没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或端固有的其他步骤或单元。
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。
本发明公开了一种卫星通信信号调频方法、装置及系统，能够提供一种卫星通信信号调频方法，相较于传统方法，具有较强的抗干扰能力、调频信号识别率以及分类精度，从而有效改善传统方法通信信号识别率与分类精度较低的问题。该方法所产生的调频信号具备高带宽、不易被干扰、功率利用率高的特征，可以广泛用于通信传输业务。以下分别进行详细说明。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种卫星通信信号调频方法的流程示意图。如图1所示，该卫星通信信号调频方法可以包括以下操作：
101、构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号。
102、对获取得到的5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号。
可见，实施本发明实施例所描述的方法能够提供一种卫星通信信号调频方法，相较于传统方法，具有较强的抗干扰能力、调频信号识别率以及分类精度，从而有效改善传统方法通信信号识别率与分类精度较低的问题。该方法所产生的调频信号具备高带宽、不易被干扰、功率利用率高的特征，可以广泛用于通信传输业务。
在一个可选的实施方式中，上述步骤101中的构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号，包括：
基于5G低轨卫星通信信号传播特性，确定5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素；
根据5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型；
根据5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号。
具体的在本实施例中，首先阐述，5G(第五代移动通信系统)与低轨卫星移动通信系统融合过程中，卫星地面站以及用户设备载波频率根据现有的研究，其范围如下表所示：
Figure BDA0002874172820000091
对于卫星移动通信系统来说，由于卫星与用户终端的距离较大，通信信号传输路径较远，再加上大气层等多种因素的影响，导致通信信道出现不同程度的衰减，影响因素主要包含大气层闪烁、自由空间路径损耗、气体吸收、降雨雨衰等，以此为基础，确定信道模型参数，
在另一个可选的实施例中，5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素包括大气层闪烁、自由空间路径损耗、气体吸收和降雨雨衰中的一种或多种。
具体的，根据5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，包括：
根据5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，确定5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数；
根据5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型。
在另一个可选的实施例中，5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数包括：
在信号延迟传播占比为90％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为5.2dB或-12.1dB；
信号延迟时间为60ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-17.0dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-18.3dB；
信号延迟时间为130ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-19.1dB；
信号延迟时间为250ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-22.1dB；
在信号延迟传播占比为50％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为6.3dB或-9.5dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-24.1dB；
信号延迟时间为250ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-25.2dB；
在信号延迟传播占比为10％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为9.7dB或-7.3dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-23.6dB；
信号延迟时间为180ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-28.1dB。
具体的在本实施例中，信道模型的参数也可以参照下表：
Figure BDA0002874172820000111
在又一个可选的实施例中，5G低轨卫星通信信号获取信道模型为：
Ph(τ)/(dB)＝Ph,0(τ)/(dB)-dτ/(dB)；
其中，Ph(τ)表示的是回响功率；τ表示的是固定延时；Ph,0(τ)表示的是初始回响功率；d表示的是固定常数，取值为10logδ/10loge。
具体的在本实施例中，根据上述信道模型获取卫星移动通信系统通信信号，记为r(n)，为下述卫星移动通信系统通信信号处理提供依据。
在又一个可选的实施例中，以上述获取的系统通信信号为基础，对其进行相应的处理，将其转换为调频信号，方便后续通信信号的分类，具体通信信号处理过程如下所示。
在通信信号接收过程中，首先对信号做正交下变频处理，将其转换为基带信号，以此为基础，对基带信号做其它处理。由于通信信道环境较为复杂，通信信号具有时延、频偏以及相移，故通信信号解映射之前，需要对通信信号进行同步处理。因此，步骤102中的对获取得到的5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号，包括：
5G低轨卫星通信信号的表达式为
r(n)＝As(n)exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)；
其中，A表示的是信号幅度；s(n)表示的是相位调制后的第n个调制符号；j表示的是常数，通常取值为0.25；T表示的是符号周期，单位为s；Δf表示的是待估计的频偏；θ表示的是位置初始相位，单位为rad；υ(n)表示的是方差为σ2，均值为0的高斯白噪声；n的取值范围为[0,N-1]，N表示的是序列长度；
设置A为1，则5G低轨卫星通信信号的表达式可以转换为消除调制信号的通信信号，消除调制信号的通信信号的表达式为：
x(n)＝r(n)s*(n)＝exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)s*(n)；
其中，x(n)表示的是消除调制信号的通信信号；s*(n)表示的是辅助数据，其与s(n)共轭相乘为1；υ(n)s*(n)与υ(n)具备同样的数学特征，将两者看作相等；
将消除调制信号的通信信号的表达式的高斯白噪声转换为乘性噪声，则得到5G低轨卫星通信调频信号为：
Figure BDA0002874172820000121
其中，φ(n)表示的是频偏数值；w(n)表示的是乘性噪声，其方差与均值随着信噪比增加趋近于零，具备类高斯分布特征。
实施例二
请参阅图2，图2是本发明实施例公开的一种卫星通信信号调频装置的结构示意图。如图2所示，该装置可以包括：
获取模块201，用于构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号；
调频模块202，用于对获取得到的5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号。
可见，实施本发明实施例所描述的方法能够提供一种卫星通信信号调频方法，相较于传统方法，具有较强的抗干扰能力、调频信号识别率以及分类精度，从而有效改善传统方法通信信号识别率与分类精度较低的问题。该方法所产生的调频信号具备高带宽、不易被干扰、功率利用率高的特征，可以广泛用于通信传输业务。
在一个可选的实施例中，获取模块201构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号的具体方式，包括：
基于5G低轨卫星通信信号传播特性，确定5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素；
根据5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型；
根据5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号。
具体的在本实施例中，首先阐述，5G(第五代移动通信系统)与低轨卫星移动通信系统融合过程中，卫星地面站以及用户设备载波频率根据现有的研究，其范围如下表所示：
Figure BDA0002874172820000131
对于卫星移动通信系统来说，由于卫星与用户终端的距离较大，通信信号传输路径较远，再加上大气层等多种因素的影响，导致通信信道出现不同程度的衰减，影响因素主要包含大气层闪烁、自由空间路径损耗、气体吸收、降雨雨衰等，以此为基础，确定信道模型参数，
在另一个可选的实施例中，5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素包括大气层闪烁、自由空间路径损耗、气体吸收和降雨雨衰中的一种或多种，获取模块201根据5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型的具体方式，包括：
根据5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，确定5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数；
根据5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数包括：
在信号延迟传播占比为90％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为5.2dB或-12.1dB；
信号延迟时间为60ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-17.0dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-18.3dB；
信号延迟时间为130ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-19.1dB；
信号延迟时间为250ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-22.1dB；
在信号延迟传播占比为50％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为6.3dB或-9.5dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-24.1dB；
信号延迟时间为250ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-25.2dB；
在信号延迟传播占比为10％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为9.7dB或-7.3dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-23.6dB；
信号延迟时间为180ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-28.1dB。
具体的在本实施例中，信道模型的参数也可以参照下表：
Figure BDA0002874172820000151
在又一个可选的实施例中，5G低轨卫星通信信号获取信道模型为：
Ph(τ)/(dB)＝Ph,0(τ)/(dB)-dτ/(dB)；
其中，Ph(τ)表示的是回响功率；τ表示的是固定延时；Ph,0(τ)表示的是初始回响功率；d表示的是固定常数，取值为10logδ/10loge。
在又一个可选的实施例中，以上述获取的系统通信信号为基础，对其进行相应的处理，将其转换为调频信号，方便后续通信信号的分类，具体通信信号处理过程如下所示。
在通信信号接收过程中，首先对信号做正交下变频处理，将其转换为基带信号，以此为基础，对基带信号做其它处理。由于通信信道环境较为复杂，通信信号具有时延、频偏以及相移，故通信信号解映射之前，需要对通信信号进行同步处理。因此，调频模块202对获取得到的5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号的具体方式，包括：
5G低轨卫星通信信号的表达式为
r(n)＝As(n)exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)；
其中，A表示的是信号幅度；s(n)表示的是相位调制后的第n个调制符号；j表示的是常数，通常取值为0.25；T表示的是符号周期，单位为s；Δf表示的是待估计的频偏；θ表示的是位置初始相位，单位为rad；υ(n)表示的是方差为σ2，均值为0的高斯白噪声；n的取值范围为[0,N-1]，N表示的是序列长度；
设置A为1，则5G低轨卫星通信信号的表达式可以转换为消除调制信号的通信信号，消除调制信号的通信信号的表达式为：
x(n)＝r(n)s*(n)＝exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)s*(n)；
其中，x(n)表示的是消除调制信号的通信信号；s*(n)表示的是辅助数据，其与s(n)共轭相乘为1；υ(n)s*(n)与υ(n)具备同样的数学特征，将两者看作相等；
将消除调制信号的通信信号的表达式的高斯白噪声转换为乘性噪声，则得到5G低轨卫星通信调频信号为：
Figure BDA0002874172820000161
其中，φ(n)表示的是频偏数值；w(n)表示的是乘性噪声，其方差与均值随着信噪比增加趋近于零，具备类高斯分布特征。
实施例三
请参阅图3，图3是本发明实施例公开的又一种卫星通信信号调频装置的结构示意图。如图3所示，该装置可以包括：
存储有可执行程序代码的存储器301；
与存储器301耦合的处理器302；
处理器302调用存储器301中存储的可执行程序代码，执行本发明实施例一公开的卫星通信信号调频方法中的部分或全部步骤。
实施例四
本发明实施例公开了一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机指令，该计算机指令被调用时，用于执行本发明实施例一公开的卫星通信信号调频方法中的部分或全部步骤。
实施例五
本发明实施例公开了一种卫星通信信号调频系统，该系统包括信号接收装置和调频装置。其中，该系统用于执行本发明实施例一公开的卫星通信信号调频方法中的部分或全部步骤。
以上所描述的装置实施例仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
最后应说明的是：本发明实施例公开的一种卫星通信信号调频方法、装置及系统所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；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；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种卫星通信信号调频方法，其特征在于，所述方法包括：
构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号；
所述5G低轨卫星通信信号的表达式为：
r(n)＝As(n)exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)；
其中，A表示的是信号幅度；s(n)表示的是相位调制后的第n个调制符号；j表示的是常数，通常取值为0.25；T表示的是符号周期，单位为s；Δf表示的是待估计的频偏；θ表示的是位置初始相位，单位为rad；υ(n)表示的是方差为σ2，均值为0的高斯白噪声；n的取值范围为[0,N-1]，N表示的是序列长度；
设置A为1，则所述5G低轨卫星通信信号的表达式可以转换为消除调制信号的通信信号，所述消除调制信号的通信信号的表达式为：
x(n)＝r(n)s*(n)＝exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)s*(n)；
其中，x(n)表示的是消除调制信号的通信信号；s*(n)表示的是辅助数据，其与s(n)共轭相乘为1；υ(n)s*(n)与υ(n)具备同样的数学特征，将两者看作相等；
将所述消除调制信号的通信信号的表达式的高斯白噪声转换为乘性噪声，则得到5G低轨卫星通信调频信号为：
Figure FDA0003732397210000011
其中，φ(n)表示的是频偏数值；w(n)表示的是乘性噪声，其方差与均值随着信噪比增加趋近于零，具备类高斯分布特征。
2.根据权利要求1所述的卫星通信信号调频方法，其特征在于，所述构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号，包括：
基于5G低轨卫星通信信号传播特性，确定5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素；
根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型；
根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号。
3.根据权利要求2所述的卫星通信信号调频方法，其特征在于，所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素包括大气层闪烁、自由空间路径损耗、气体吸收和降雨雨衰中的一种或多种，所述根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，包括：
根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，确定所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数；
根据所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型。
4.根据权利要求3所述的卫星通信信号调频方法，其特征在于，所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数包括：
在信号延迟传播占比为90％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为5.2dB或-12.1dB；
信号延迟时间为60ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-17.0dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-18.3dB；
信号延迟时间为130ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-19.1dB；
信号延迟时间为250ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-22.1dB；
在信号延迟传播占比为50％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为6.3dB或-9.5dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-24.1dB；
信号延迟时间为250ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-25.2dB；
在信号延迟传播占比为10％的情况下：
信号延迟时间为0ns时，信号幅度分布为莱斯分布或瑞利分布，信号回响功率为9.7dB或-7.3dB；
信号延迟时间为100ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-23.6dB；
信号延迟时间为180ns时，信号幅度分布为瑞利分布，信号回响功率为-28.1dB。
5.根据权利要求3所述的卫星通信信号调频方法，其特征在于，所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型为：
Ph(τ)/(dB)＝Ph,0(τ)/(dB)-dτ/(dB)；
其中，Ph(τ)表示的是回响功率；τ表示的是固定延时；Ph,0(τ)表示的是初始回响功率；d表示的是固定常数，取值为10logδ/10loge。
6.一种卫星通信信号调频装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，并根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号；
调频模块，用于对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号；所述调频模块对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号的具体方式，包括：
所述5G低轨卫星通信信号的表达式为：
r(n)＝As(n)exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)；
其中，A表示的是信号幅度；s(n)表示的是相位调制后的第n个调制符号；j表示的是常数，通常取值为0.25；T表示的是符号周期，单位为s；Δf表示的是待估计的频偏；θ表示的是位置初始相位，单位为rad；υ(n)表示的是方差为σ2，均值为0的高斯白噪声；n的取值范围为[0,N-1]，N表示的是序列长度；
设置A为1，则所述5G低轨卫星通信信号的表达式可以转换为消除调制信号的通信信号，所述消除调制信号的通信信号的表达式为：
x(n)＝r(n)s*(n)＝exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)s*(n)；
其中，x(n)表示的是消除调制信号的通信信号；s*(n)表示的是辅助数据，其与s(n)共轭相乘为1；υ(n)s*(n)与υ(n)具备同样的数学特征，将两者看作相等；
将所述消除调制信号的通信信号的表达式的高斯白噪声转换为乘性噪声，则得到5G低轨卫星通信调频信号为：
Figure FDA0003732397210000041
其中，φ(n)表示的是频偏数值；w(n)表示的是乘性噪声，其方差与均值随着信噪比增加趋近于零，具备类高斯分布特征。
7.一种卫星通信信号调频装置，其特征在于，所述装置包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如权利要求1-5任一项所述的卫星通信信号调频方法。
8.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如权利要求1-5任一项所述的卫星通信信号调频方法。
9.一种卫星通信信号调频系统，其特征在于，所述系统包括信号接收装置和调频装置；所述系统用于执行如权利要求1-5任一项所述的卫星通信信号调频方法。
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