频偏补偿方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种频偏补偿方法及系统，所述方法包括：对接收到的N路阵元信号进行预处理；对N路经预处理后的阵元信号分别进行数字下变频处理，以获得N路目标信号；针对每路待补偿信号，获取所述待补偿信号与参考信号之间的相对频差，其中，所述参考信号为所述N路目标信号中的任一路信号，所述待补偿信号为所述N路目标信号中除所述参考信号之外的信号；针对每路待补偿信号，根据所述待补偿信号与所述参考信号之间的相对频差，对所述待补偿信号进行频偏补偿。实施本公开的有益效果是，通过频偏补偿器和相位恢复模块，其采用任一路信号作为参考信号，对其余通道进行频偏补偿，可改善由相对运动和本振误差产生的N路信号频偏非一致性。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及通信
，具体地，涉及一种频偏补偿方法及系统。
技术介绍
跟踪与数据中继卫星系统(trackinganddatarelaysatellite，TDRSS)以其高覆盖率、高数据率和多目标测控能力，在空间技术发展中起到了极其重要的作用。TDRSS由两颗在轨同步中继卫星和一个地面站组成的。TDRSS的反向链路是把遥测数据从目标航天器件(例如，飞行器、用户星等)传输到地面站的信息传输通道，它能同时传输多个目标航天器件的测控信息。为了同时跟踪和转发多个目标，TDRSS的中继卫星上通常采用基于波束形成的相控阵天线。而为了减少中继卫星上数字处理环节，以使中继卫星上设备尽可能简单，同时考虑到以后扩充跟踪目标数的方便，TDRSS通常采用星下DBF(数字波束形成)方案。基于星下DBF的TDRSS中，中继卫星上有30个独立的螺旋天线(阵元)，每一个阵元接收的信号都被独立传输到地面站用于星下DBF。可采用FDM(频分复用)体制来传输30路阵元信号。根据30路阵元信号的相对相位和幅度，进行地面波束合成，构成相控阵“地面多波束形成”系统。基于星下DBF的TDRRS系统，由于采用FDM传输体制将中继卫星上的30路天线阵元信号传输到地面，因相控阵有30个阵元天线，对应FDM就有30个独立通道。在FDM的合成与分离过程中的上下变频，各个通道的本地晶振也无法达到完全的一致，将给30路通道信号引入不一致的频偏，因此，很难保证30路通道间频偏的一致性。针对，相关技术中，一般采用两种方法来解决频率偏移对通信系统性能的影响问题，一是采用自动频率跟踪环路(AFC)，使其来跟踪多普勒频移。比如通信系统中，通常在接收机中用锁相环路(PLL)产生与载波同频同相的本地信号进行解调，以消除多普勒频移的影响；另一种是，在发送信号同时发送一组导频，通过导频信号来调整本地载波信号，以校正传输过程中产生的多普勒频移。但是相关技术中的两种方法，均是针对单路信号的频偏特性，并未考虑多路信号频偏不一致问题。此外，若将TDRSS系统中的每一个通道看作独立通信系统采用常规的锁相环路进行频偏补偿，需要输入的信号有较高的信噪比，否则很难实现相位跟踪锁定。而采用基于导频的频偏估计方法，导频会占用传输信道，降低传输效率，同时严重影响TDRSS系统的安全性。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种频偏补偿方法及系统，以解决TDRSS系统中多路信号频偏不一致的问题。为了实现上述目的，第一方面，本公开提供一种频偏补偿方法，包括：对接收到的N路阵元信号进行预处理；对N路经预处理后的阵元信号分别进行数字下变频处理，以获得N路目标信号；针对每路待补偿信号，获取所述待补偿信号与参考信号之间的相对频差，其中，所述参考信号为所述N路目标信号中的任一路信号，所述待补偿信号为所述N路目标信号中除所述参考信号之外的信号；针对每路待补偿信号，根据所述待补偿信号与所述参考信号之间的相对频差，对所述待补偿信号进行频偏补偿。可选的，所述获取所述待补偿信号与参考信号之间的相对频差为：其中，为相对频差；m为通过所述参考信号与一待补偿信号共轭的复乘得到的采样信号；为所述采样信号的自相关函数，N为采样序列长度，T为采样周期。可选的，所述针对每路待补偿信号，根据所述待补偿信号与所述参考信号之间的相对频差，对所述待补偿信号进行频偏补偿的步骤包括：将所述相对频差转换为频率控制字；根据所述频率控制字控制相对应的数字下变频器的振荡频率，以对所述待补偿信号进行频偏补偿。可选的，所述将所述相对频差转换为频率控制字为：其中，K为频率控制字，M为所述数字下变频器的位宽，fclk为所述数字下变频器的处理时钟，fFitz为相对频差。可选的，所述方法还包括：对进行了频偏补偿后的每路待补偿信号进行相位补偿。可选的，所述对进行了频偏补偿后的每路待补偿信号进行相位补偿的步骤包括：根据预设相差估计值，对每路待补偿信号进行相位差补偿；根据所述参考信号和相位差补偿后的信号，获取误差；根据获取的所述误差，对所述预设相差估计值进行更新。可选的，所述方法还包括：对所述参考信号，以及进行了频偏补偿和相位补偿后的待补偿信号进行相位恢复。可选的，所述方法还包括：根据相控阵天线导向矢量，获取接收到的所述N路阵元信号的每一路信号的初始相位延迟系数；获取经所述相位恢复后的N路信号的波达方向；根据用户星的角度信息，获取估计方向和准确方向的平均误差；根据所述平均误差，更新相位延迟系数；根据更新的相位延迟系数调整所述相位恢复中的延迟时间。可选的，所述根据所述平均误差，更新相位延迟系数的步骤包括：将所述平均误差与预设阈值进行比较；当所述平均误差大于或等于所述预设阈值时，更新所述相位延迟系数。第二方面，提供一种频偏补偿系统，包括：预处理模块，用于对接收到的N路阵元信号进行预处理；数字下变频器，用于对N路经预处理后的阵元信号分别进行数字下变频处理，以获得N路目标信号；通道频偏补偿器，用于针对每路待补偿信号，获取所述待补偿信号与参考信号之间的相对频差，其中，所述参考信号为所述N路目标信号中的任一路信号，所述待补偿信号为所述N路目标信号中除所述参考信号之外的信号；以及，用于针对每路待补偿信号，根据所述待补偿信号与所述参考信号之间的相对频差，对所述待补偿信号进行频偏补偿。可选的，所述获取所述待补偿信号与参考信号之间的相对频差为：其中，为相对频差；m为通过所述参考信号与一待补偿信号共轭的复乘得到的采样信号；为所述采样信号的自相关函数，N为采样序列长度，T为采样周期。可选的，所述通道频偏补偿器，用于将所述相对频差转换为频率控制字；以及根据所述频率控制字控制相对应的数字下变频器的振荡频率，以对所述待补偿信号进行频偏补偿。可选的，所述将所述相对频差转换为频率控制字为：其中，K为频率控制字，M为所述数字下变频器的位宽，fclk为所述数字下变频器的处理时钟，fFitz为相对频差。可选的，所述通道频偏补偿器，还用于对进行了频偏补偿后的每路待补偿信号进行相位补偿。可选的，所述系统还包括：相位恢复模块，用于对所述参考信号，以及进行了频偏补偿和相位补偿后的待补偿信号进行相位恢复。可选的，所述系统还包括：相位延迟系数优化模块，用于根据相控阵天线导向矢量，获取接收到的所述N路阵元信号的每一路信号的初始相位延迟系数；获取经所述相位恢复模块恢复后的N路信号的波达方向；根据用户星的角度信息，获取估计方向和准确方向的平均误差；根据所述平均误差，更新相位延迟系数；根据更新的相位延迟系数调整所述相位恢复模块的相位恢复中的延迟时间。通过上述技术方案，通过频偏补偿器和相位恢复模块，其采用任一路信号作为参考信号，对其余通道进行频偏补偿，可改善由相对运动和本振误差产生的N路信号频偏非一致性；采用通道频偏补偿器对多路信号进行频偏补偿，不需要中继星发射导频信号，减少了中继星的发射功耗，提升了频带利用率；通道频偏补偿器利用频偏估计算法和自适应相位补偿技术对通道频偏进行补偿，其中频偏估计算法能粗略估计出被补偿通道与参考通道间的相对频偏，自适应相位补偿技术则能消除残留频偏的影响，能有效降低通道间的相对频偏；采用补偿通道间相对频偏的方式，可以在不影响DBF合成效果的同时降低实现难度；基于指向误差的判决方法，实时估计波达方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频偏补偿方法，其特征在于，包括：对接收到的N路阵元信号进行预处理；对N路经预处理后的阵元信号分别进行数字下变频处理，以获得N路目标信号；针对每路待补偿信号，获取所述待补偿信号与参考信号之间的相对频差，其中，所述参考信号为所述N路目标信号中的任一路信号，所述待补偿信号为所述N路目标信号中除所述参考信号之外的信号；针对每路待补偿信号，根据所述待补偿信号与所述参考信号之间的相对频差，对所述待补偿信号进行频偏补偿。

【技术特征摘要】
1.一种频偏补偿方法，其特征在于，包括：对接收到的N路阵元信号进行预处理；对N路经预处理后的阵元信号分别进行数字下变频处理，以获得N路目标信号；针对每路待补偿信号，获取所述待补偿信号与参考信号之间的相对频差，其中，所述参考信号为所述N路目标信号中的任一路信号，所述待补偿信号为所述N路目标信...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭晓衡，严强，杨卓，江东，张雪静，
申请(专利权)人：重庆大学，深圳天珑无线科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50