一种用于卫星通信中的频谱重叠共享的方法技术

本发明专利技术涉及卫星调制解调器处理信号的方法，公开了一种用于卫星通信中的频谱重叠共享的方法。本发明专利技术中，卫星终端在发射信号的时候判断满足使用该方法的条件时，在发送上行链路信号的同时，每个终端都接收到一个复合的下行链路信号。由于将正在相互通信的2个终端分为一组，占用同一信道，因此对这2个终端而言，该复合信号内既包括有用信号，也包括该终端本身上行信号经过卫星转发后的下行信号。在该发明专利技术中通过估计下行键路参数、调整参数，最后从下行链路信号中经过滤波后把信号解析出来。

【技术实现步骤摘要】
一种用于卫星通信中的频谱重叠共享的方法
本专利技术涉及卫星调制解调器处理信号的方法，特别涉及一种用于卫星通信中的频谱重叠共享的方法。
技术介绍
卫星通信具有覆盖范围广，通信距离远，建设速度快等特点，已成为现代社会的一种重要通信手段。然而，卫星平台上频谱和功率资源却非常有限，选择合适的频谱利用方式可以提高频谱和功率的利用效率。因此，卫星频谱利用方式一直是卫星通信研究的一个重要方向。现阶段卫星频谱利用主要局限于调制方式和信道复用。这里简单介绍现有技术下卫星通信中的频谱利用的调制方式和信道复用技术。现有技术中的卫星通信频谱利用的调制方式的发展依次经历由频谱利用率较低的BPSK(BinaryPhaseShiftKeying，移相键控)、QPSK(QuadraturePhaseShiftKeyin，正交相移键控)、OQPSK(Offset-QPSK，偏移四相相移键控)到阶数较高的8-QAM(QuadratureAmplitudeModulation，正交振幅调制)，16QAM等，但随着调制阶数的提高带来的信道载噪比要求的上升问题限制了频谱利用率的提升。复用方式主要有时分多址的TDMA(Timedivisionmultipleaccess，时分多址)体制、频分多址的FDMA(Frequencydivisionmultipleaccess，频分多址)体制和码分多址的CDMA(Codedivisionmultipleaccess，码分多址)体制。TDMA体制中将系统同一频带划分成不同时隙，各个终端在不同时隙进行通信，它需要严格的时间同步和频率同步，对系统多普勒频偏要求很高。FDMA系统中各终端使用独占的不同频段进行通信，频谱利用率较低。CDMA系统具有保密和抗干扰特性，主要适用于小容量抗干扰的军事通信和国家政府部门的内部保密通信。现有技术中的对频谱利用的调制方式和信道复用技术虽然已经比较稳定、成熟，但是制约了频谱利用率的上升，难以适应现代卫星通信的需要。现有技术通信中，第三方可以截获通信信号后容易破解通信内容，安全保密性较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于卫星通信中的频谱重叠共享的方法。该方法中采用的频谱重叠共享技术可以与不同调制方式和复用方式共用，将系统的上下行频谱进行重叠使用，在不增加频带的情况下倍增数据通信带宽，提高信道使用效率和安全性。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种用于卫星通信中的频谱重叠共享的方法，包含以下步骤：卫星终端在每次开机时，初始化终端各模块，主要包括基带处理单元以及调制解调器等主要部件；当终端检测到需要发射上行信号到卫星时，检测当前卫星终端是否为自环和卫星是否为透明转发器；满足条件则启动频谱重叠共享来发射和接收；否则启动常规射频模块通过特定频谱发射上行信号到卫星；在频谱重叠共享过程中，接收到信号后，启动信号评估模块来评估收到的下行链路中自己的信号的参量；然后在调制与滤波模块中补偿上行与下行链路的滤波器效应，从复合信号中去除自身的上行信号对下行信号的影响。在使用频谱重叠共享技术的卫星系统中，将系统中处于相互通信的终端两两分组，对同一组内的不同终端使用完全相同的上、下行链路。也就是说，这两个终端可以同时使用完全相同的频率、时隙或扩频码字。而利用卫星传输中的自发自收特性（即任何一个卫星终端发出的信号均可被包括它本身在内的任何一个卫星终端接收到），每个终端都可以非常可靠地将该组另一个终端的信号从混合的下行信号中分离。由于卫星系统中每个终端都可以确切地知道该终端本身所发射的上行信号，而且也确切地知道该信号在卫星转发器中经过的处理过程。因此，该终端完全可以对其上行信号经卫星转发后的下行信号进行估计。在该方法中，每个终端都接收到一个复合的下行链路信号。由于将正在相互通信的2个终端分为一组，占用同一信道。因此对这2个终端而言，该复合信号内既包括有用信号，也包括该终端本身上行信号经过卫星转发后的下行信号（对该终端而言也就是因采用频谱重叠共享而引入的无用信号）。并且这2个信号在频率上是重叠的。为了将无用信号从复合信号内除去，必须准确估计下行键路参数。当然，任何一个终端的下行键路参数都不可能估计得非常准确。因而，在本专利技术中，不可能完全从复合信号中去除其本身下行信号的影响，但通过信道参数估计，可以把影响减小。附图说明图1是本专利技术实施方式的系统框图；图2是根据本专利技术实施方式中系统初始化模块的流程图；图3是根据本专利技术实施方式中的信号发射与接收模块的流程图；图4是根据本专利技术实施方式中的信号估计模块的流程图；图5是根据本专利技术实施方式中的参数调整模块的流程图；图6是根据本专利技术实施方式中的信号重构模块的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。本专利技术的实施方式涉及一种用于卫星通信中的频谱重叠共享的方法，具体流程如图1所示，包含以下步骤：步骤101，卫星终端从正常启动模式开机。步骤102，卫星终端开机时执行系统初始化模块。主要包括初始化基带处理单元、调制解调器、上变频器、功率放大器，以及用于解调过程中用到的低噪声放大器、下变频器等。步骤103为该方法中的调制与解调模块。该模块描述了卫星通信中频谱重叠共享方法的具体流程，包括以下步骤：步骤104，信号发射与接收模块。当卫星终端经过步骤102完成初始化之后，在该模块中判断是否满足频谱重叠共享的条件来启动射频发射与接收；步骤105，在频谱重叠共享的方法中，对接收到的下行信号进行信号估计，准备在后续模块中消除重复信号；步骤106，经过自我信号估计后，在该模块中进行参数调整，包括时延、频率、相位和增益等的调整；步骤107，经过步骤105的自我信号估计和步骤106的参数调整，在该模块中进行信号重构，即把收到的下行信号中自己发送的重复的信号消除。步骤108，当卫星终端完成所有的任务后，终端关机；否则，终端在步骤104至步骤107之间重复工作进行信号的调制与解调，以及发送和接收。为了更详细地介绍本专利技术，下面结合实例逐一描述下列功能模块，为简明起见，卫星通信中与本专利技术无关的其他细节不再图示和描述。在本实施方式中，卫星终端开机后首先完成初始化才能进行后续的信号发射与接收。具体流程如图2所示：步骤201，卫星终端开始初始化；步骤201，初始化基带处理单元。发射信号前和接收到信号后都需要基带处理单元来对信号进行编码和解码，所以必须保证卫星终端成功初始化基带处理单元。步骤203，初始化调制解调器。调制器负责调制需要发送的信号，解调器负责解析收到的信号。所以调制解调器必须初始化成功，否则卫星终端无法使用。步骤204，初始化上变频器。上变频器负责将基带信号的频谱频移到所需要的较高载波频率上。步骤205，初始化功率放大器。微信终端需要增大发射功率发射信号，以便卫星可以接收到该信号。步骤206，初始化低噪声放大器。从卫星接收到的信号由于经常长距离的传输，信号都比较微弱，所以需要使用低噪声放大器来提高信噪比。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于卫星通信中的频谱重叠共享的方法，其特征在于，包含以下步骤：卫星终端在每次开机时，先完成系统初始化；当终端检测到需要发送上行信号时，先判断卫星系统是否为自环系统以及卫星转发器是否为透明转发器；当满足条件时，把上行和下行天线驻留在同一频率；当卫星在发送上行信号的同时收到下行链路的信号时估计该信号中的参数；并根据估算的参数调整下行链路的参数；最后根据调整后的参数完成滤波后，解调出下行链路中的有用信号。

【技术特征摘要】
1.一种用于卫星通信中的频谱重叠共享的方法，其特征在于，包含以下步骤：卫星终端在每次开机时，先完成系统初始化；当终端检测到需要发送上行信号时，先判断卫星系统是否为自环系统以及卫星转发器是否为透明转发器；当满足条件时，把上行和下行天线驻留在同一频率；当卫星在发送上行信号的同时收到下行链路的信号时估计该信号中的参数；并根据估算的参数调整下行链路的参数；最后根据调整后的参数完成滤波后，解调出下行链路中的有用信号。2.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信中的频谱重叠共享的方法，其特征在于：卫星终端通过发送特定命令的上行信号给卫星转发器判断卫星转发器是否为透明转发器，在取得返回值后把该返回值保存在卫星终端本地。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄理勇，李晓东，江涛，顾辉，
申请(专利权)人：上海航天卫星应用有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31