CN115296718B - 一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统，该系统包括：多组接收子系统和与多组接收子系统耦合的遥控单元；每组接收子系统用于接收地面站发送的遥控信号，并对所述遥控信号进行解调得到一数据流，其中，每组接收子系统所接收的遥控信号所携带的信息相同，传输特性不同；所述遥控单元接收所述多组接收子系统所发送的多路数据流，并将所述多路数据流进行分集合并以及译码分发。本申请解决了现有技术中可靠性不满足实际需求的技术问题。

Description

一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统
技术领域
本申请涉及遥控卫星通信技术领域，尤其涉及一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统。
背景技术
卫星无线电遥控是将地面上的各种控制信息以电信号的形式调制无线电载波并向卫星发射，经卫星接收解调后，按地面要求对卫星实施控制或者将信息提供星上有关分系统进行处理。卫星遥控最重要的特点是高可靠性，需要保证在卫星寿命期内，能够经受住电磁环境、高低温环境、粒子辐射环境等各种极限条件的考验。
在无线通信系统中，由于发射机与接收机之间的传播路径非常复杂，移动通信系统的信道传播特性具有很大的随机性。同时，随着发射机和接收机之间距离的增加，电波的衰减将剧增。当信道衰落较大时会发生大量错误，导致通信性能严重下降甚至不能接收和检测。现有技术中，为了改善电波在传播过程中出现的多径衰落效应，通过增加地面站的发射功率或带宽，来提升通信卫星接收性能。但是，通过地面站的发射功率或带宽来提升通信卫星接收性能有限，其可靠性有可能会存在不满足实际需求的情况。
发明内容
本申请解决的技术问题是：针对现有技术中可靠性不满足实际需求，本申请提供了一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统，本申请实施例所提供的方案中，将分集合并技术应用到遥控卫星通信技术领域，通过采用分集合并技术来有效补偿遥控卫星和地面站之间的信道衰落，从而提高了遥控卫星与地面站之间的传输可靠性。
第一方面，本申请实施例提供一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统，该系统包括：多组接收子系统和与多组接收子系统耦合的遥控单元；
每组接收子系统用于接收地面站发送的遥控信号，并对所述遥控信号进行解调得到一数据流，其中，每组接收子系统所接收的遥控信号所携带的信息相同，传输特性不同；
所述遥控单元接收所述多组接收子系统所发送的多路数据流，并将所述多路数据流进行分集合并以及译码分发。
可选地，所述每组接收子系统，包括：一个遥控天线和一个接收机；其中，
所述遥控天线对地面站的遥控信号的单个传输特性捕获以及跟踪；
所述接收机用于对所接收遥控信号进行解调得到一数据流。
可选地，所述每组接收子系统，包括：一个遥控天线、分路滤波器以及两个接收机。所述分路滤波器，与所述遥控天线耦合，用于将所接收到的遥控信号进行滤波以及分路；每个接收机，与所述分路滤波器耦合，用于接收所述分路滤波器所分路的一路遥控信号，并对该路遥控信号进行解调得到一数据流。
可选地，其中，所述传输特性包括地面站发送信号的频率以及接收信号的遥控天线的极化方向。
可选地，其中，所述多组接收子系统包括第一组接收子系统和第二组接收子系统；所述第一组接收子系统和第二组接收子系统均包括一个遥控天线和一个接收机；
所述第一组接收子系统接收地面站发送的第一遥控信号；所述第二组接收子系统接收地面站发送的第二遥控信号；其中，所述第一遥控信号和所述第二遥控信号的遥控信息相同，地面站采用第一频率发送第一遥控信号，采用第二频率发送第二遥控信号；所述第一频率和第二频率不同；和/或所述第一组接收子系统中遥控天线接收所述第一遥控信号的极化方向与所述第二组接收子系统中遥控天线接收所述第二遥控信号的极化方向不同。
可选地，其中，所述每组接收子系统均包括一个遥控天线、分路滤波器和第一接收机和第二接收机；
所述第一接收机通过第三频率接收遥控信号；所述第二接收机通过第四频率接收遥控信号，其中，所述第三频率和第四频率不同。
可选地，所述遥控单元采用选择合并、最大比合并和等增益合并方式对所述多路数据流进行分集合并以及译码分发。
可选地，其中，若所述遥控单元采用选择合并方式对所述多路数据流进行分集合并以及译码分发，则合并输出信号为：
R＝max{ri}
其中，R表示合并输出信号；ri表示第i路接收信号，其中，i＝1、...、N，其中，N为接收子系统的数量。
可选地，其中，若所述遥控单元采用最大比合并方式对所述多路数据流进行分集合并以及译码分发，则合并输出信号为：
其中，ai表示第i路的权重系数；表示第i路的修正相位。
可选地，其中，若所述遥控单元采用等增益合并方式对所述多路数据流进行分集合并以及译码分发，则合并输出信号为：
附图说明
图1为本申请实施例所提供的一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统的示意图；
图2为本申请实施例所提供的另一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统的示意图；
图3为本申请实施例所提供的又一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统的示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供的方案中，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统做进一步详细的说明，参见图1，该系统结构如下所示：
作为举例，在图1中，卫星遥控接收系统包括多组接收子系统101和与多组接收子系统101耦合的遥控单元102；其中，每组接收子系统101用于接收地面站发送的遥控信号，并对所述遥控信号进行解调得到一数据流；
遥控单元102接收所述多组接收子系统所发送的多路数据流，并将所述多路数据流进行分集合并以及译码分发。
分集是补偿信道衰落的一种有效方式，如果接收机通过独立衰落信道得到N个含相同信息的传输信息副本，则所有信号分量同时衰落的概率会降低。在接收端对这些信号进行适当的合并，以便大大降低多径衰落的影响，从而提高传输的可靠性。
分集技术包括2个方面:一是分散传输,使接收机能够获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号；二是集中处理,即把接收机收到的多个统计独立的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。因此，要获得分集效果最重要的条件是各个信号之间应该是"不相关"的。分集的基本原理是通过多个信道(时间、频率或者空间)接收到承载相同信息的多个副本，由于多个信道的传输特性不同，信号多个副本的衰落就不会相同。接收机使用多个副本包含的信息能比较正确的恢复出原发送信号。作为举例，本申请实施例中，为了获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号，每组接收子系统101所接收的遥控信号所携带的信息相同，传输特性不同。例如，传输特性包括传输信道、传输频率或者接收天线极化方向等。
由于分集技术的一个方面是分散传输，需要多个接收天线来实现，故本申请实施例中，基于分集合并技术的卫星遥控接收系统中需要包含多个接收天线。
图2展示了本申请实施例提供的另一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统的示意图。
作为举例，在图2中，每组接收子系统101包括：一个遥控天线和一个接收机；其中，所述遥控天线对地面站的遥控信号的单个传输特性捕获以及跟踪；所述接收机用于对所接收遥控信号进行解调得到一数据流。另外，在图2所示的系统中，不同组接收子系统所接的遥控信号所对应的频率不同；和/或接收子系统中遥控天线接收遥控信号的极化方向不同。
图3展示了本申请实施例提供的又一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统的示意图。
作为举例，在图3中，每组接收子系统101包括：一个遥控天线、分路滤波器以及两个接收机。所述分路滤波器，与所述遥控天线耦合，用于将所接收到的遥控信号进行滤波以及分路；每个接收机，与所述分路滤波器耦合，用于接收所述分路滤波器所分路的一路遥控信号，并对该路遥控信号进行解调得到一数据流。
在一种可能实现方式中，传输特性包括地面站发送信号的频率以及接收信号的遥控天线的极化方向。例如，极化方向包括线极化、圆极化或者椭圆极化。
由于卫星体积受限，因此可采用的分集技术为频率分集、极化分集等，而不宜采用空间分集。
作为举例，本申请实施例提供的卫星遥控接收系统包括接收子系统A和接收子系统B，接收子系统A和接收子系统B均包含一个遥控天线和一个接收机。接收子系统A和接收子系统B中遥控天线可以采用相同的极化方向，通过频分方式连续工作，通过在2个频率上传输相同信息，接收端获得2条包含相同信息的独立衰落信息副本，只要保证2个频率的间隔大于或等于信道的相干带宽，则在接收端就可以得到衰落特性不相关的信号，从而实现频率分集。
例如，地面站向遥控卫星发送遥控信号，其中，地面站在频率F1上发送遥控信号1、在频率F2上发送遥控信号2，频率F1与频率F2不同，即遥控信号1和遥控信号2所携带的信息相同，遥控信号1和遥控信号2在不同的频段上。地面站将遥控信号1发送给及接收子系统A，将遥控信号2发送给接收子系统B。
又作为举例，参见图3，接收子系统A和接收子系统B的遥控天线为不同极化，通过频分方式连续工作，通过2种不同的极化在2个频率上传输相同信息，接收端获得2条包含相同信息的独立衰落信息副本，一方面只要保证2个频率的间隔大于或等于信道的相干带宽，另一方面不同极化保证信道相互独立，则在接收端就可以得到衰落特性不相关的信号，从而实现极化分集和频率分集。2副遥控天线同时接收来自地面的上行遥控信号，对应的接收滤波器进行接收信号频率选择送至对应的接收机；接收机完成上行遥控信号的下变频、解调、对应信道参数测量，将解调后的信息和测量的信道参数送至遥控单元，遥控单元采用合并技术，将传输信息从接收信号中提取出来，进行解析和处理。
例如，接收子系统A和接收子系统B均包含一个遥控天线、分路滤波器、接收机11和接收机12，其中，接收子系统A和接收子系统B中遥控天线的极化方向不同，即不同接收子系统接收遥控信号的极化方式不同；接收机11和接收机12用于接收不同频率的遥控信号。地面站向遥控卫星发送遥控信号，遥控天线接收该遥控信号，并通过分路滤波器将该遥控信号滤波以及分为第一路遥控信号和第二路遥控信号，其中，承载第一路遥控信号和第二路遥控信号的频率不同；接收机11接收第一路遥控信号，接收机12接收第二路遥控信号生成两路数据流，将该数据流发送给遥控单元102，以使得遥控单元102对所接收的多路数据流进行分集合并。
进一步，遥控单元102在接收到多路数据流后进行分集合并，其中，分集合并的方式有多种，例如，所述遥控单元102采用选择合并、最大比合并和等增益合并方式对所述多路数据流进行分集合并以及译码分发。
作为举例，若所述遥控单元采用选择合并方式对所述多路数据流进行分集合并以及译码分发，则合并输出信号为：
R＝max{ri}其中，R表示合并输出信号；ri表示第i路接收信号，其中，i＝1、...、N，其中，N为接收子系统的数量。
又作为举例，若所述遥控单元采用最大比合并方式对所述多路数据流进行分集合并以及译码分发，则合并输出信号为：
其中，ai表示第i路的权重系数；表示第i路的修正相位。
又作为举例，若所述遥控单元采用等增益合并方式对所述多路数据流进行分集合并以及译码分发，则合并输出信号为：
本申请实施例所提供的方案中，将分集合并技术应用到遥控卫星通信技术领域，通过采用分集合并技术来有效补偿遥控卫星和地面站之间的信道衰落，从而提高了遥控卫星与地面站之间的传输可靠性。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基于分集合并技术的卫星遥控接收系统，其特征在于，包括：多组接收子系统和与多组接收子系统耦合的遥控单元；
每组接收子系统用于接收地面站发送的遥控信号，并对所述遥控信号进行解调得到一数据流，其中，每组接收子系统所接收的遥控信号所携带的信息相同，传输特性不同；
所述遥控单元接收所述多组接收子系统所发送的多路数据流，并将所述多路数据流进行分集合并以及译码分发；
所述传输特性包括地面站发送信号的频率以及接收信号的遥控天线的极化方向；
所述多组接收子系统包括第一组接收子系统和第二组接收子系统；所述第一组接收子系统和第二组接收子系统均包括一个遥控天线和一个接收机；
所述第一组接收子系统接收地面站发送的第一遥控信号；所述第二组接收子系统接收地面站发送的第二遥控信号；其中，所述第一遥控信号和所述第二遥控信号的遥控信息相同，地面站采用第一频率发送第一遥控信号，采用第二频率发送第二遥控信号；所述第一频率和第二频率不同；和/或所述第一组接收子系统中遥控天线接收所述第一遥控信号的极化方向与所述第二组接收子系统中遥控天线接收所述第二遥控信号的极化方向不同。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述每组接收子系统，包括：一个遥控天线和一个接收机；其中，
所述遥控天线对地面站的遥控信号的单个传输特性捕获以及跟踪；
所述接收机用于对所接收遥控信号进行解调得到一数据流。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，其中，所述每组接收子系统均包括一个遥控天线、分路滤波器和第一接收机和第二接收机；
所述第一接收机通过第三频率接收遥控信号；所述第二接收机通过第四频率接收遥控信号，其中，所述第三频率和第四频率不同。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述遥控单元采用选择合并、最大比合并和等增益合并方式对所述多路数据流进行分集合并以及译码分发。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，其中，
若所述遥控单元采用选择合并方式对所述多路数据流进行分集合并以及译码分发，则合并输出信号为：
R＝max{ri}
其中，R表示合并输出信号；ri表示第i路接收信号，其中，i＝1、...、N，其中，N为接收子系统的数量。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，其中，
若所述遥控单元采用最大比合并方式对所述多路数据流进行分集合并以及译码分发，则合并输出信号为：
其中，ai表示第i路的权重系数；表示第i路的修正相位。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，其中，
若所述遥控单元采用等增益合并方式对所述多路数据流进行分集合并以及译码分发，则合并输出信号为：
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