CN114362811B - 一种天通卫星星载终端多普勒频率补偿装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天通卫星星载终端多普勒频率补偿装置及方法，属于卫星通信领域。该方法主要包括以下步骤：首先终端在指定频点搜FCCH信号，估计信噪比并寻找信噪比最好的频点，实时估计驻留波束及相邻波束FCCH信道的信噪比，输出驻留波束FCCH信道频率信息；其次读取星历信息和天通轨道运动信息文件获取当前时刻的星历信息和天通轨道运动信息；然后根据驻留波束FCCH信道频率信息结合星历信息和天通轨道运动信息计算多普勒频偏值及多普勒频偏变化率；最后根据多普勒频偏值及多普勒频偏变化率补偿终端的上行信号和下行信号。利用本发明可以解决大多普勒频偏导致星载终端接收信号失真的问题，进而保证星载终端能够与天通卫星进行可靠的通信。
Description
技术领域
本发明属于卫星移动通信技术领域，特别涉及一种天通卫星星载终端多普勒频率补偿装置及方法。
背景技术
卫星通信的一个重要特点是覆盖范围广，利用多颗卫星可以实现全球通信的目的，因此近20年来卫星通信技术的发展速度异常迅猛。天通卫星移动通信系统是我国第一代完全具有自主知识产权的卫星移动通信系统，天通卫星移动通信以地球静止轨道卫星转发器为中继站完成终端与地面站之间的通信，与地面通信相比，卫星移动通信具有上下行通信独立、传输时延大、定时漂移和频率漂移大等特点。
星载终端是放置于低轨卫星上的终端，低轨卫星由于卫星轨道高度低使得低轨卫星系统具有卫星小、成本低、效益高、发射容易、传播损耗和延迟时间少、传输质量较可靠等优点，多个卫星组成的通信系统可以实现真正的全球覆盖，频率复用更有效。蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等技术也为低轨道卫星通信提供了技术保障。
由于低轨卫星与地球不同步，所以低轨卫星相对于地面和天通卫星来说位置是不断变化的。当低轨卫星上的星载设备与天通卫星进行通信时，由于双方的相对运动，使得信号发生多普勒效应。多普勒效应将对通信造成的影响是接收到的信号载波频率发生偏移，造成接收信号的失真。由于低轨卫星高速运动，使得多普勒频移的变化范围较大，并且与卫星轨道高度、轨道类型、地面站纬度以及接入用户仰角等有关。
目前，现有技术中对星载终端多普勒频率估计及频率补偿方法还没有详细的介绍，已知的多普勒频偏估计方法主要是靠增加算法复杂度来实现，实现难度大，设备成本高。为了解决大多普勒频偏导致星载终端接收信号失真的问题，本发明提出了一种天通卫星星载终端多普勒频率补偿装置及方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种天通卫星星载终端多普勒频率补偿装置及方法，采用软硬件结合的方式实现多普勒频率值及多普勒频率变化率的计算，然后根据计算得到的多普勒频率值补偿星载终端的上行和下行信号。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种天通卫星星载终端多普勒频率补偿装置，包括射频接口模块、FCCH信道捕获及强度测量模块、多普勒频移及变化率估计模块、频率补偿模块和中央处理器；
射频接口模块用于接收串行数据，并按照天通射频接口协议将串行数据转换为并行数据，传输至FCCH信道捕获及强度测量模块；
FCCH信道捕获及强度测量模块用于根据中央处理器配置的频点搜索FCCH信道，估计信噪比并寻找信噪比最好的频点，确定出驻留波束，并实时估计驻留波束及相邻波束FCCH信道的信噪比，将各个频点的执行结果反馈给中央处理器，并将驻留波束的FCCH信道频率信息传输至多普勒频移及变化率估计模块；
多普勒频移及变化率估计模块用于利用中央处理器输出的星历信息和天通卫星轨道信息初步计算低轨卫星运动带来的多谱勒频移，并根据FCCH信道捕获及强度测量模块输出的驻留波束的FCCH信道频率信息修正多谱勒频移及变化率估计结果，得到频率补偿值，将频率补偿值反馈给中央处理器；
频率补偿模块用于根据中央处理器输出的频率补偿信息补偿星载终端上行和下行信号；
中央处理器用于根据星载终端的配置信息获取本次要搜索的频点列表，配置到FCCH信道捕获及强度测量模块，并将FCCH信道捕获及强度测量模块返回的各个频点执行结果反馈给星载终端；还用于实时读取星历信息和天通卫星轨道信息，通过对比本地系统时间与星历信息和天通卫星轨道信息中的时间，找到当前时刻对应的星历信息和天通卫星轨道信息，传输至多普勒频移及变化率估计模块；并将多普勒频移及变化率估计模块输出的频率补偿信息传输至频率补偿模块。
一种天通卫星星载终端多普勒频率补偿方法，包括以下步骤：
(1)根据星载终端的配置信息获取到本次要搜索的频点列表，在指定频点上接收数据，并按照天通射频接口规范将串行数据转换成并行数据；
(2)利用步骤(1)中设置的频点列表搜索FCCH信道，估计信噪比并寻找信噪比最好的频点，确定出驻留波束，并实时估计驻留波束及相邻波束FCCH信道的信噪比；
(3)实时读取星历信息和天通卫星轨道信息，通过对比本地时间与星历信息和天通卫星轨道信息的时间戳获取当前时刻的星历信息和天通卫星轨道信息；
(4)利用星历信息、天通卫星轨道信息初步计算低轨卫星运动带来的多谱勒频移，并根据驻留波束的FCCH信道频率信息修正多谱勒频移及变化率估计结果，得到频率补偿值；
(5)根据计算得到的频率补偿值补偿星载终端上行和下行信号。
采用上述技术方案取得的有益效果在于：
1、本发明可解决由于天通星载终端与天通卫星之间高速移动时产生多普勒效应导致信号发生失真的问题，能够实时估计多普勒频偏值并对上行和下行信号做频率补偿，保证了星载终端可靠通信。
2、本方案采用软硬件结合的方式实现，运行效率高，配置灵活，技术成熟度高，实现简单可靠。
附图说明
图1为发明实施例的原理框图。
图2为发明实施例的实现过程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步解释说明。
参照图1和图2，一种天通卫星星载终端多普勒频率补偿装置，包括射频接口模块、FCCH信道捕获及强度测量模块、多普勒频移及变化率估计模块、频率补偿模块和中央处理器；
射频接口模块用于接收串行数据，并按照天通射频接口协议将串行数据转换为并行数据，传输至FCCH信道捕获及强度测量模块；
FCCH信道捕获及强度测量模块用于根据中央处理器配置的频点搜索FCCH信道，估计信噪比并寻找信噪比最好的频点，确定出驻留波束，并实时估计驻留波束及相邻波束FCCH信道的信噪比，将各个频点的执行结果反馈给中央处理器，并将驻留波束的FCCH信道频率信息传输至多普勒频移及变化率估计模块；
多普勒频移及变化率估计模块用于利用中央处理器输出的星历信息和天通卫星轨道信息初步计算低轨卫星运动带来的多谱勒频移，并根据FCCH信道捕获及强度测量模块输出的驻留波束的FCCH信道频率信息修正多谱勒频移及变化率估计结果，得到频率补偿值，将频率补偿值反馈给中央处理器；
频率补偿模块用于根据中央处理器输出的频率补偿信息补偿星载终端通过射频接口传输的上行和下行信号；
中央处理器用于根据星载终端中基带芯片的配置信息获取本次要搜索的频点列表，配置到FCCH信道捕获及强度测量模块，并将FCCH信道捕获及强度测量模块返回的各个频点执行结果反馈给星载终端的基带芯片；还用于实时读取星历信息和天通卫星轨道信息，通过对比本地系统时间与星历信息和天通卫星轨道信息中的时间，找到当前时刻对应的星历信息和天通卫星轨道信息，传输至多普勒频移及变化率估计模块；并将多普勒频移及变化率估计模块输出的频率补偿信息传输至频率补偿模块。
具体处理过程包括以下步骤：
(1)根据星载终端的配置信息获取到本次要搜索的频点列表，在指定频点上接收数据，并按照天通射频接口规范将串行数据转换成并行数据；
(2)利用步骤(1)中设置的频点列表搜索FCCH信道，估计信噪比并寻找信噪比最好的频点，确定出驻留波束，并实时估计驻留波束及相邻波束FCCH信道的信噪比；
(3)实时读取星历信息和天通卫星轨道信息，通过对比本地时间与星历信息和天通卫星轨道信息的时间戳获取当前时刻的星历信息和天通卫星轨道信息；
(4)利用星历信息、天通卫星轨道信息初步计算低轨卫星运动带来的多谱勒频移，并根据驻留波束的FCCH信道频率信息修正多谱勒频移及变化率估计结果，得到频率补偿值；
(5)根据计算得到的频率补偿值补偿星载终端上行和下行信号。
Claims (2)
1.一种天通卫星星载终端多普勒频率补偿装置，其特征在于，包括射频接口模块、FCCH信道捕获及强度测量模块、多普勒频移及变化率估计模块、频率补偿模块和中央处理器；
射频接口模块用于接收串行数据，并按照天通射频接口协议将串行数据转换为并行数据，传输至FCCH信道捕获及强度测量模块；
FCCH信道捕获及强度测量模块用于根据中央处理器配置的频点搜索FCCH信道，估计信噪比并寻找信噪比最好的频点，确定出驻留波束，并实时估计驻留波束及相邻波束FCCH信道的信噪比，将各个频点的执行结果反馈给中央处理器，并将驻留波束的FCCH信道频率信息传输至多普勒频移及变化率估计模块；
多普勒频移及变化率估计模块用于利用中央处理器输出的星历信息和天通卫星轨道信息初步计算低轨卫星运动带来的多谱勒频移，并根据FCCH信道捕获及强度测量模块输出的驻留波束的FCCH信道频率信息修正多谱勒频移及变化率估计结果，得到频率补偿值，将频率补偿值反馈给中央处理器；
频率补偿模块用于根据中央处理器输出的频率补偿信息补偿星载终端上行和下行信号；
中央处理器用于根据星载终端的配置信息获取本次要搜索的频点列表，配置到FCCH信道捕获及强度测量模块，并将FCCH信道捕获及强度测量模块返回的各个频点执行结果反馈给星载终端；还用于实时读取星历信息和天通卫星轨道信息，通过对比本地系统时间与星历信息和天通卫星轨道信息中的时间，找到当前时刻对应的星历信息和天通卫星轨道信息，传输至多普勒频移及变化率估计模块；并将多普勒频移及变化率估计模块输出的频率补偿信息传输至频率补偿模块。
2.一种天通卫星星载终端多普勒频率补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据星载终端的配置信息获取到本次要搜索的频点列表，在指定频点上接收数据，并按照天通射频接口规范将串行数据转换成并行数据；
(2)利用步骤(1)中设置的频点列表搜索FCCH信道，估计信噪比并寻找信噪比最好的频点，确定出驻留波束，并实时估计驻留波束及相邻波束FCCH信道的信噪比；
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(5)根据计算得到的频率补偿值补偿星载终端上行和下行信号。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104702547A (zh) * | 2014-09-25 | 2015-06-10 | 上海欧科微航天科技有限公司 | 一种联合导频信息和卫星星历的多普勒频移估计与补偿方法 |
| CN110545136A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-12-06 | 成都天奥集团有限公司 | 低轨卫星多载波通信系统上行链路载波频偏估计与补偿方法 |
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| CN112769468A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-05-07 | 西安星通通信科技有限公司 | 一种低轨卫星移动终端偏频的预补偿方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110545136A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-12-06 | 成都天奥集团有限公司 | 低轨卫星多载波通信系统上行链路载波频偏估计与补偿方法 |
| CN110855346A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-28 | 辰芯科技有限公司 | 一种卫星信号接收装置和多普勒频偏处理方法 |
| CN112769468A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-05-07 | 西安星通通信科技有限公司 | 一种低轨卫星移动终端偏频的预补偿方法 |
| 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 |
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