一种功率周期性变化的低轨星座主动引导载波捕获方法与流程

本发明涉及低轨卫星通信领域中的物理层信道传输领域，特别适用于低轨卫星处理抗高动态传输信道设计，具体为一种功率周期性变化的低轨星座主动引导载波捕获方法。

背景技术：

1、对于低轨卫星通信系统，卫星运行速度快，在通信中会产生较大的多普勒效应，尤其对于资源受限低轨卫星通信系统来说，使得通信过程变得非常困难，直接导致系统性能的降低。同时受接收功率大小变化的影响，使得地面终端容易误捕或捕获不到信号。为保证通信的可靠性，必须分析卫星在可视范围内受多普勒频偏、变化规律以及信号功率周期性变化影响下的载波捕获方法，从而完成星地之间的正常解调，提高通信质量。

2、目前针对低轨星座卫星通信系统的载波捕获方法研究有多种，包括锁相环法、基于谱线循环平移的快变多普勒频偏捕获算法、自动频率控制法，这些算法一是在多普勒频偏较大或变化率较大情况下不容易进行捕获跟踪；二是没有考虑信号功率周期性变化的影响；三是会增加资源占用量，增加低轨载荷的开销。不太适合资源受限的低轨载荷实现。

技术实现思路

1、本发明的目的在于为解决背景技术中提到的问题提出一种功率周期性变化的低轨星座主动引导载波捕获方法。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种功率周期性变化的低轨星座主动引导载波捕获方法，包括以下实现过程：

4、(1)低轨卫星通信系统启动后，在系统预先设置的频点发射主动引导信号和下行tdm信号，其中主动引导信号是单音信号；

5、(2)地面终端预置初始衰减量，使地面终端工作在有效接收信号电平范围内；

6、(3)地面终端在初始衰减量设定范围内使用固定步进搜索；

7、(4)地面终端采用基于c/n的捕获算法对主动引导信号进行捕获；

8、(5)如果地面终端未完成主动引导信号的捕获，则跳转至步骤(2)；如果完成主动引导信号的捕获，则恢复出多普勒矫正载波并跳转至步骤(6)；

9、(6)地面终端使用步骤(5)得到的多普勒矫正载波，与下行载波进行数字混频，补偿下行tdm信号中的多普勒频偏和变化率；

10、(7)地面终端下行tdm信号消除多普勒影响后，根据帧结构进行下行tdm信号捕获，并解析帧序号和波位号；

11、(8)如果地面终端未完成下行tdm信号捕获，则检测主动引导信号是否完成捕获，若未完成主动引导信号捕获，则跳转至步骤(2)，若完成主动引导信号的捕获，则调整接收衰减值，跳转至步骤(6)，直至捕获到下行tdm信号；

12、(9)地面终端完成下行tdm信号捕获后，统计接收信号的功率值；

13、(10)地面终端根据统计信号的功率值，计算链路电平衰减值；

14、(11)地面终端配置链路电平衰减器，然后返回步骤(7)。

15、进一步的，步骤(4)具体过程为：

16、(401)地面终端进行功率调整；

17、(402)将地面终端接收信号经过数字下变频变到主动引导信号的接收频点；

18、(403)对变频后的接收信号进行低通滤波处理，滤波器带宽为bw；

19、(404)对低通滤波后的数据进行cic数据抽取；

20、(405)对cic抽取后的数据进行存储；

21、(406)对存储的数据进行n点fft；n为设定值；

22、(407)找出最大地址，并计算分贝单位下主动引导信号功率[es]和噪声功率[en]；

23、(408)判断计算分贝单位下[en]-[es]＜a+b+[bw]-[rb]是否成立，如果成立则完成主动引导信号的捕获；如果不成立，则未完成主动引导信号的捕获；其中a为低轨卫星发射的主动引导信号功率与下行tdm信号功率的差值，b为下行tdm信号的解调门限，[bw]为低通滤波器带宽，[rb]为下行tdm信号信息速率。

24、本发明相比现有技术的优点为：

25、本发明方法对星上下发的主动引导信号进行多次、准确、高频率测量，此种方法针对在跳波束周期性驻留引导载波捕获非常有效，特别适用于低轨卫星通信系统。

26、本发明方法对于跳波束周期性驻留引导载波具有捕获速度快、准确度高的特点，提升了整个系统的抗高动态能力。

技术特征：

1.一种功率周期性变化的低轨星座主动引导载波捕获方法，其特征在于，包括以下实现过程：

2.根据权利要求1所述的一种功率周期性变化的低轨星座主动引导载波捕获方法，其特征在于，步骤(4)具体过程为：

技术总结本发明公开了一种功率周期性变化的低轨星座主动引导载波捕获方法，它涉及低轨卫星通信领域的信道传输技术。低轨星座高速运动，产生多普勒效应和链路电平周期性变化，反应到信号上就是较大的频偏和频偏变化率以及接收端较大的电平变化，尤其在采用跳波束拓展点波束的覆盖范围的应用场景中，下行引导信号周期性出现。本发明采用预置功率+扫描的方式加快捕获速度，采用基于C/N的捕获算法提升捕获准确度。本发明采用的方法针对在跳波束周期性驻留引导载波捕获非常有效。特别适应于低轨卫星抗高动态的设计。技术研发人员：王亚赟,周士雷,梁鑫飞,崔米豆,吴晓杰,王冉冉,樊丁赫,肖永伟受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/18