一种卫星载波叠加信号的帧结构及其解调方法技术

本发明专利技术公开了一种卫星载波叠加信号的帧结构及其解调方法，用于两个卫星地面站之间的通信。所述帧结构中包含由独特码构成的周期性引导帧，用于区分所述信号帧的来源。将本发明专利技术提出的帧结构应用在两个卫星地面站之间的通信中，本地站利用本地站帧结构中的引导帧估算出本地站发射信号经过卫星链路后的参数，并在接收信号中提取出所需的远端站信号；然后利用远端站帧结构中的引导帧估算出远端站发射信号经过卫星链路后的参数，完成远端站信号的解调。使用本发明专利技术，可以在两个卫星地面站之间使用相同频段，实现双向通信，从而有效提高卫星转发器的频谱利用率；且本发明专利技术算法简单，所需计算量小，易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星载波叠加信号的帧结构及其解调方法
本专利技术涉及卫星通信领域，尤其是涉及一种卫星载波叠加信号的帧结构及其解调方法。
技术介绍
卫星载波叠加传输技术是指两个卫星地面站同时使用相同频率，通过地球同步轨道通信卫星实现通信的技术，图1是卫星载波叠加传输技术的示意图。设地面站A发射的上行信号为SA_up，地面站B发射的上行信号为SB_up，SA_up和SB_up的频率以及带宽均相同；经过卫星转发后，SA_up变换为下行信号SA_down，SB_up变换为下行信号SB_down，SA_down和SB_down的频率以及带宽也均相同。地面站A、地面站B接收到的下行信号同为SA_down和SB_down的叠加信号SA_down+SB_down。如果地面站A通过某种方法生成SA_down的复制S’A_down，然后在接收的下行信号中减去S’A_down，地面站A接收的下行信号就成为SB_down+(SA_down-S’A_down)。当S’A_down与SA_down误差很小时，地面站A就得到了所需的下行接收信号SB_down，可以用常规方式对信号SB_本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星载波叠加信号的帧结构，其特征在于，包括引导帧、控制帧以及信息帧；/n所述控制帧用以两个地面站之间传输控制信息，调制方式为QPSK；/n所述信息帧用以两个地面站之间传输数据信息，调制方式包括QPSK、8PSK或16APSK；/n所述引导帧用以两个地面站之间传输引导帧独特码，调制方式为QPSK。/n

【技术特征摘要】
1.一种卫星载波叠加信号的帧结构，其特征在于，包括引导帧、控制帧以及信息帧；
所述控制帧用以两个地面站之间传输控制信息，调制方式为QPSK；
所述信息帧用以两个地面站之间传输数据信息，调制方式包括QPSK、8PSK或16APSK；
所述引导帧用以两个地面站之间传输引导帧独特码，调制方式为QPSK。


2.如权利要求1所述的卫星载波叠加信号的帧结构，其特征在于，所述引导帧独特码分为两组，分别用于两个地面站，并用于区分载波叠加信号的来源；
其中，每组所述引导帧独特码包括两个码型，分别加于QPSK调制信号的I路和Q路，两组所述引导帧独特码包括四个独特码码型。


3.如权利要求2所述的卫星载波叠加信号的帧结构，其特征在于，所述独特码码型采用m序列或golden序列伪随机码，所述四个独特码码型相互正交。


4.一种卫星载波叠加信号解调的方法，其特征在于，利用如权利要求1-3中所述的信号帧结构；所述卫星载波叠加信号解调的方法包括以下步骤：
所述两个地面站中，距离通信卫星距离较近的地面站发射上行信号时进行信号延迟，使得两个地面站发射的上行信号到达通信卫星的时间一致，从而保证两个地面站接收信号的引导帧保持正交。
本地站接收的卫星下行信号经下变频、采样、基带滤波后，产生正交基带信号，其中所述正交基带信号包含了本地站发送信号的基带分量和远端站发送信号的基带分量；
本地站信号参数估算模块利用本地站信号的引导帧独特码，与所述正交基带信号进行相关运算，估算出本地站发送信号的基带分量经卫星链路后的相位、幅度、时延信息；
本地站基带信号形成模块根据本地站发送数据，形成相应的本地站正交基带信号；
本地站基带信号校正模块利用估算出的本地站发送信号基带分量经卫星链路后的相位、幅度、时延信息，调整所述本地站正交基带信号参数，产生经卫星链路后的本地站基带信号复制；
本地站基带信号抵消模块利用本地站基带信号复制，抵消接收的所述正交基带信号中的本地站发送信号的基带分量，产生仅包含远端站发送信号的基带分量；
远端站信号参数估算模块利用远端站信号引导帧独特码，与远端站发送信号的基带分量进行相关运算，估算出远端站发送信号基带分量的相位、幅度信息；
远端站信号解调模块利用远端站发送信号基带分量的相位、幅度信息完成对远端站信号的解调，输出解调数据。


5.如权利要求4所述的一种卫星载波叠加信号解调的方法，其特征在于，所述两个地面站中，距离通信卫星距离较近的地面站发射上行信号时进行信号延迟，所述时延运算方法由以下公式表示：






式中，d为卫星地面站到通信卫星的距离，θ1为卫星地面站所处的经、纬度，为同步通信卫星星下点的经度，为通信卫星星下点和卫星地面站的经度差，dA为本地站A到通信卫星的距离，dB为远端站B到通信卫星的距离，C为光速，τ为远端站B上行信号的时延补偿值，τ为正值表示本地站A与卫星的距离较远，τ为负值表示本地站A与卫星的距离较近。


6.如权利要求4所述的一种卫星载波叠加信号解调的方法，其特征在于，本地站输入信号由以下公式表示：
S(t)＝SA_down(t)+SB_down(t)






式中，S(t)A_down是本地站A自身发射的、经过卫星转发的本地站下行信号，S(t)B_down是远端站B发射的、经过卫星转发的远端站下行信号；ωi_A、ωi_B分别是来自本地站A、远端站B下行信号载波频率，其标称值相同，实际值有微小差别；分别是来自本地站A、远端站B下行信号的瞬时相位，A(t)A、A(t)B分别是来自本地站A、远端站B下行信号的瞬时幅度，它们的取值由所述帧结构和调制方式所决定，其频谱为滚降系数α的平方根升余弦函数。


7.如权利要求4所述的一种卫星载波叠加信号解调的方法，其特征在于，所述下变频由以下公式表示：



式中，ωo为接收机本振角频率，其标称值与ωi_A、ωi_B相同；ΔωA＝ωi_A-ωo、ΔωB＝ωi_B-ωo是载波误差；SI(t)、SQ(t)中的前二项是所需的基带分量，后二项高频分量将被4采样累加器、基带滤波器滤除。


8.如权利要求4所述的一种卫星载波叠加信号解调的方法，其特征在于，所述下变频信号的采样频率是信号波特率的32倍，1个波特包含32个采样；4采样累积后，降为1个波特包含8个采样。


9.如权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓书，陈永康，钟卫强，
申请(专利权)人：电信科学技术第一研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31