CN115173916A - 适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法、设备及介质 - Google Patents

适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法、设备及介质，属于卫星数据接收领域，包括以下步骤：获取输入的主信号S1(n)和参考信号S2(n)间的频差ωd；然后利用频差ωd对参考信号S2(n)进行频率补偿：将S2(n)向下搬移频率ωd，获得新的参考信号S2′(n)；最后主信号S1(n)和新的参考信号S2′(n)共同进入交叉极化对消模块，实现交叉极化对消。本发明可补偿不同源导致的主信号中的干扰信号与参考信号间的频差，使得在无论是否同源，均可实现较好的交叉极化干扰对消性能。

Description

适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法、设备及介质
技术领域
本发明涉及卫星数据接收领域，更为具体的，涉及一种适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法、设备及介质。
背景技术
随着通信技术的不断进步，未来通信卫星将逐步发展为性能全面的大卫星，在数据采集、导航、通信等方面实现高性能、高效率。为满足高速数据传输需求，提升通信系统容量，双圆极化复用技术是常用的技术手段之一。
理想情况下，双圆极化传输的两路信号完全正交，互不干扰。然而由于信道非理想特性、雨衰、天线隔离度等因素，双圆极化传输的两路独立信号相互混叠，导致交叉极化干扰。交叉极化干扰的存在导致接收到的信号信噪比降低，解调性能恶化。
交叉极化干扰对消技术是一种用于减小交叉极化干扰对接收信号影响的技术。通过对接收到的两路极化信号进行处理，扣除干扰信号，提高接收信号质量。交叉极化干扰对消技术常用于中频接收机，首先在中频或基带提取干扰信号幅度、相位信息，然后进行对消。在同源条件下，主信号中的干扰信号与参考信号只有幅度、相位的差异，因此只要提取到幅度、相位信息就可以实现交叉极化干扰对消。目前常见的多种交叉极化干扰对消技术实现方案均是基于同源条件进行设计。
但是，在不同源的条件下，主信号中的干扰信号与参考信号间除了幅度、相位差异外，还有频率差异。主信号中的干扰信号与参考信号间的频率差异将直接导致基于同源条件进行设计的交叉极化干扰对消方案失效。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法、设备及介质，可补偿不同源导致的主信号中的干扰信号与参考信号间的频差，使得在无论是否同源，均可实现较好的交叉极化干扰对消性能。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
一种适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法，包括以下步骤：
获取输入的主信号S1(n)和参考信号S2(n)间的频差ωd；
然后利用频差ωd对参考信号S2(n)进行频率补偿：将S2(n)向下搬移频率ωd，获得新的参考信号S′2(n)；
最后主信号S1(n)和新的参考信号S′2(n)共同进入交叉极化对消模块，实现交叉极化对消。
进一步地，所述获取输入的主信号S1(n)和参考信号S2(n)间的频差ωd，包括子步骤：
S1，将需要搜索的频率范围[ω1,ω2]均分为N份，每份频率为ωΔ，其中ω1+ωΔN＝ω2；
S2，对参考信号S2(n)进行频率搬移：将参考信号S2(n)频率向下搬移ω1+ωΔk，此步骤中k＝0，得到信号
Figure BDA0003676415690000021
其中Tb是采样周期；
S3，将主信号S1(n)与S3(n)|k＝0进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为acc0；
S4，再次对参考信号S2(n)进行频率搬移，将参考信号S2(n)频率向下搬移ω1+ωΔk，此步骤中k＝1，得到信号
Figure BDA0003676415690000031
将主信号S1(n)与S3(n)|k＝0进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为acc1；
S5，重复步骤S2～步骤S4，直到k＝N，将主信号S1(n)与S3(n)|k＝N进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为accN；
S6，在acck|k＝0～N中进行搜索，找到最大值accmax对应的k，记accmax＝accm；频率ωd＝ω1+ωΔm是主信号与参考信号间的频率差。
进一步地，然后利用频差ωd对参考信号S2(n)进行频率补偿，包括子步骤：
S7，将S2(n)向下搬移频率ωd，获得新的参考信号
Figure BDA0003676415690000032
进一步地，通过步骤S7的频率补偿，主信号S1(n)中的干扰信号与参考信号S′2(n)只有幅度、相位的差异，再采用进行入交叉极化干扰对消模块进行对消。
进一步地，N为正整数。
一种适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿设备，包括程序运行装置、存储介质，在存储介质存储有程序，当所述程序被程序运行装置加载时实现如上任一项所述数字频率补偿方法；所述程序运行装置包括处理器、FPGA和DSP。
一种卫星数据接收设备，包括如上所述适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿设备。
一种可读存储介质，在可读存储介质存储有程序，当所述程序被程序运行装置加载时实现如上任一项所述数字频率补偿方法；所述程序运行装置包括处理器、FPGA和DSP。
本发明的有益效果包括：
本发明提出的数字频率补偿技术方案，可补偿不同源导致的主信号中的干扰信号与参考信号间的频差。本发明技术方案的应用使得在无论是否同源，均可实现较好的交叉极化干扰对消性能。
本发明可适用于各种不同源系统中的交叉极化干扰对消方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的数字频率补偿技术流程示意图；
图2是本发明的频率搜索流程示意图。
具体实施方式
本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
在具体实施方式中，本发明实施例将需要搜索的频率范围[ω1,ω2]均分为N份，每份频率为ωΔ，其中ω1+ωΔN＝ω2。
对参考信号S2(n)进行频率搬移，将参考信号S2(n)频率向下搬移ω1+ωΔk(k＝0)，得到信号
Figure BDA0003676415690000051
其中Tb是采样周期。
将主信号S1(n)与S3(n)|k＝0进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为acc0。
再次对参考信号S2(n)进行频率搬移，将参考信号S2(n)频率向下搬移ω1+ωΔk(k＝1)，得到信号
Figure BDA0003676415690000052
将主信号S1(n)与S3(n)|k＝0进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为acc1。
重复上述步骤，直到k＝N，将主信号S1(n)与S3(n)|k＝N进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为accN。
在acck|k＝0～N中进行搜索，找到最大值accmax对应的k，accmax＝accm。频率ωd＝ω1+ωΔm是主信号与参考信号间的频率差。
对参考信号S2(n)进行频率补偿，将S2(n)向下搬移频率ωd，获得新的参考信号
Figure BDA0003676415690000053
通过上述频率补偿，主信号S1(n)中的干扰信号与参考信号S′2(n)只有幅度、相位的差异，可采用进行入交叉极化干扰对消模块进行对消。
如图1所示，本实施例的输入信号是主信号S1(n)和参考信号S2(n)。首先通过频率搜索模块，获得主信号S1(n)和参考信号S2(n)间的频差ωd。然后通过频率补偿模块，对参考信号S2(n)进行频率补偿，将S2(n)向下搬移频率ωd，获得新的参考信号
Figure BDA0003676415690000054
最后主信号S1(n)和参考信号S′2(n)共同进入交叉极化对消模块，实现交叉极化对消。
如图2所示，本实施例的频率搜索包含频率搬移、相关、累加、搜索。将需要搜索的频率范围[ω1,ω2]均分为N份，每份频率为ωΔ，其中ω1+ωΔN＝ω2。对参考信号S2(n)进行频率搬移，将参考信号S2(n)频率向下搬移ω1+ωΔk(k＝0)，得到信号
Figure BDA0003676415690000061
其中Tb是采样周期。
将主信号S1(n)与S3(n)|k＝0进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为acc0。
再次对参考信号S2(n)进行频率搬移，将参考信号S2(n)频率向下搬移ω1+ωΔk(k＝1)，得到信号
Figure BDA0003676415690000062
将主信号S1(n)与S3(n)|k＝0进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为acc1。
重复上述步骤，直到k＝N，将主信号S1(n)与S3(n)|k＝N进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为accN。
在acck|k＝0～N中进行搜索，找到最大值accmax对应的k，accmax＝accm。频率ωd＝ω1+ωΔm是主信号与参考信号间的频率差。
本实施例的频率补偿对参考信号S2(n)进行频率补偿，将S2(n)向下搬移频率ωd，获得新的参考信号
Figure BDA0003676415690000063
通过上述频率补偿，主信号S1(n)中的干扰信号与参考信号S′2(n)只有幅度、相位的差异，可采用进行入交叉极化干扰对消模块进行对消。
实施例1
一种适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法，包括以下步骤：
获取输入的主信号S1(n)和参考信号S2(n)间的频差ωd；
然后利用频差ωd对参考信号S2(n)进行频率补偿：将S2(n)向下搬移频率ωd，获得新的参考信号S′2(n)；
最后主信号S1(n)和新的参考信号S′2(n)共同进入交叉极化对消模块，实现交叉极化对消。
实施例2
在实施例1的基础上，所述获取输入的主信号S1(n)和参考信号S2(n)间的频差ωd，包括子步骤：
S1，将需要搜索的频率范围[ω1,ω2]均分为N份，每份频率为ωΔ，其中ω1+ωΔN＝ω2；
S2，对参考信号S2(n)进行频率搬移：将参考信号S2(n)频率向下搬移ω1+ωΔk，此步骤中k＝0，得到信号
Figure BDA0003676415690000071
其中Tb是采样周期；
S3，将主信号S1(n)与S3(n)|k＝0进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为acc0；
S4，再次对参考信号S2(n)进行频率搬移，将参考信号S2(n)频率向下搬移ω1+ωΔk，此步骤中k＝1，得到信号
Figure BDA0003676415690000072
将主信号S1(n)与S3(n)|k＝0进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为acc1；
S5，重复步骤S2～步骤S4，直到k＝N，将主信号S1(n)与S3(n)|k＝N进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为accN；
S6，在acck|k＝0～N中进行搜索，找到最大值accmax对应的k，记accmax＝accm；频率ωd＝ω1+ωΔm是主信号与参考信号间的频率差。
实施例3
在实施例2的基础上，所述利用频差ωd对参考信号S2(n)进行频率补偿，包括子步骤：
S7，将S2(n)向下搬移频率ωd，获得新的参考信号
Figure BDA0003676415690000073
实施例4
在实施例3的基础上，通过步骤S7的频率补偿，主信号S1(n)中的干扰信号与参考信号S′2(n)只有幅度、相位的差异，再采用进行入交叉极化干扰对消模块进行对消。
实施例5
在实施例2的基础上，N为正整数。
实施例6
一种适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿设备，包括程序运行装置、存储介质，在存储介质存储有程序，当所述程序被程序运行装置加载时实现如实施例1～实施例5中任一项所述数字频率补偿方法；所述程序运行装置包括处理器、FPGA和DSP。
实施例7
一种卫星数据接收设备，包括如实施例6所述适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿设备。
实施例8
一种可读存储介质，在可读存储介质存储有程序，当所述程序被程序运行装置加载时实现如实施例1～实施例5中任一项所述数字频率补偿方法；所述程序运行装置包括处理器、FPGA和DSP。
描述于本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在程序运行装置中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
根据本申请的一个方面，提供了一种软件程序产品(计算机程序、FPGA程序、DSP程序等)，该软件程序产品包括程序指令，该程序指令存储在计算机可读存储介质中。程序运行装置(处理器、FPGA、DSP等)从计算机可读存储介质读取该指令，程序运行装置执行该指令，使得程序运行装置执行上述各种可选实现方式中提供的方法。
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的方法。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取输入的主信号S1(n)和参考信号S2(n)间的频差ωd；
然后利用频差ωd对参考信号S2(n)进行频率补偿：将S2(n)向下搬移频率ωd，获得新的参考信号S′2(n)；
最后主信号S1(n)和新的参考信号S′2(n)共同进入交叉极化对消模块，实现交叉极化对消。
2.根据权利要求1所述的适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法，其特征在于，所述获取输入的主信号S1(n)和参考信号S2(n)间的频差ωd，包括子步骤：
S1，将需要搜索的频率范围[ω1,ω2]均分为N份，每份频率为ωΔ，其中ω1+ωΔN＝ω2；
S2，对参考信号S2(n)进行频率搬移：将参考信号S2(n)频率向下搬移ω1+ωΔk，此步骤中k＝0，得到信号
Figure FDA0003676415680000011
其中Tb是采样周期；
S3，将主信号S1(n)与S3(n)|k＝0进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为acc0；
S4，再次对参考信号S2(n)进行频率搬移，将参考信号S2(n)频率向下搬移ω1+ωΔk，此步骤中k＝1，得到信号
Figure FDA0003676415680000012
将主信号S1(n)与S3(n)|k＝0进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为acc1；
S5，重复步骤S2～步骤S4，直到k＝N，将主信号S1(n)与S3(n)|k＝N进行相关，并对相关结果进行累加，累加值记为accN；
S6，在acck|k＝0～N中进行搜索，找到最大值accmax对应的k，记accmax＝accm；频率ωd＝ω1+ωΔm是主信号与参考信号间的频率差。
3.根据权利要求2所述的适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法，其特征在于，所述利用频差ωd对参考信号S2(n)进行频率补偿，包括子步骤：
S7，将S2(n)向下搬移频率ωd，获得新的参考信号
Figure FDA0003676415680000021
4.根据权利要求3所述的适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法，其特征在于，通过步骤S7的频率补偿，主信号S1(n)中的干扰信号与参考信号S′2(n)只有幅度、相位的差异，再采用进行入交叉极化干扰对消模块进行对消。
5.根据权利要求2所述的适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿方法，其特征在于，N为正整数。
6.一种适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿设备，其特征在于，包括程序运行装置、存储介质，在存储介质存储有程序，当所述程序被程序运行装置加载时实现如权利要求1～5中任一项所述数字频率补偿方法；所述程序运行装置包括处理器、FPGA和DSP。
7.一种卫星数据接收设备，其特征在于，包括如权利要求6所述适用交叉极化干扰对消的数字频率补偿设备。
8.一种可读存储介质，其特征在于，在可读存储介质存储有程序，当所述程序被程序运行装置加载时实现如权利要求1～5中任一项所述数字频率补偿方法；所述程序运行装置包括处理器、FPGA和DSP。
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