适用于卫星解调器的相位估计方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于卫星解调器的相位估计方法，所述方法包括：采集并预处理终端通过卫星解调器发送过来的信号，构建随机序列生成器模型，基于随机序列生成器模型，生成随机比特信号；构建BPSK调制模块，将随机比特信号通过BPSK调制模块获取相位估计符号，将生成的相位估计符号分成两路，并进行共轭相乘操作获取第一信号；给第一信号附加固定相位，并对所述第一信号进行相位跳周监测，计算相位估计值，获得跳周次数

【技术实现步骤摘要】
适用于卫星解调器的相位估计方法


[0001]本专利技术涉及信号处理领域，特别是一种适用于卫星解调器的相位估计方法。

技术介绍

[0002]近年来，以低轨卫星通信系统为基础的卫星互联网迅猛发展，各国纷纷将卫星互联网建设提升为国家战略。相比于传统的同步卫星系统，低轨卫星通信系统面临新的挑战，诸如实现高频带利用率、高多普勒频偏下的信号的高可靠性。本专利技术聚焦低轨卫星通信系统中信号解调的相位估计模块，相位估计作为信号补偿的最后一个环节，对信号解调的性能起到至关重要的影响，因此相位估计方法得到了广泛应用。
[0003]随着计算机技术的进步，现有的相位估计方法存在许多不足，现在的技术中只是单纯地针对残余频偏引入的相位或固定相位偏差，并没有同时考虑到同时存在的两种情况。例如：专利《一种载波相位估计方法及装置》、《载波同步的方法及系统》、《一种载波相位估计方法和装置》等仅考虑了固定相位偏差的影响；专利《一种鲁棒的振动信号初始相位估计方法》、《用于信道载波相位恢复的方法和装置》、《一种APSK调制信号的解调方法》等仅考虑了残余频偏引入的相位的情况。
[0004]故，亟需要一种新的技术方案。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：提供一种适用于卫星解调器的相位估计方法，以解决现有技术存在的上述问题之一，例如：解决低轨卫星通信系统中信号稳定性差的问题。
[0006]技术方案：根据本申请的一个方面，一种适用于卫星解调器的相位估计方法，在低轨卫星通信系统中建立通信连接，终端通过卫星解调器接收信号；所述方法包括步骤如下：步骤S1、构建随机序列生成器模型，所述信号在随机生成器模型中生成随机比特信号；步骤S2、构建BPSK调制模块，所述随机比特信号通过BPSK调制模块获取相位估计符号；将生成的相位估计符号分成两路形成第一相位估计符号和第二相位估计符号，并连续映射到低轨卫星通信系统中；对所述第一相位估计符号和第二相位估计符号进行共轭相乘操作以获取第一信号；步骤S3、给第一信号附加固定相位，并对所述第一信号进行相位跳周监测，计算相位估计值，获得跳周次数
‑
相位估计值的关联关系；通过所述关联关系判断相位估计值是否准确，若相位估计值不准确，对所述第一信号进行信号补偿操作；步骤S4、对所述第一信号进行固定相位消除操作以获得第二信号，获得相位估计符号跨度
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相位估计值的关联关系；若相位估计符号跨度对应两个相位估计值，则检测到所述第二信号出现跳周情况并进行相位修正。
[0007]根据本申请的一个方面，所述一种适用于卫星解调器的相位估计方法，所述步骤
获取第一信号过程如下：第一相位估计符号和第二估计符号进行共轭相乘，计算出残留频差引入的相位估计符号间相位变化量和噪声相关的项，通过所述计算结果获取到第一信号的相位值，其中，所述调制后的信号，即第一信号的相位值表达式为：其中，其中，D(m)为去调制结果；Sym(m,0)、Sym(m,1)为连续映射的相位估计符号；[﹒] *为共轭操作；
∆
θ为残留频差引入的符号间相位变化量；m为相位估计符号的序列。
[0008]根据本申请的一个方面，一种适用于卫星解调器的相位估计方法，所述在低轨卫星通信系统中包含预定个第一相位估计符号和第二相位估计符号。
[0009]进一步地，步骤S3中第一信号补偿操作过程如下：步骤S31、所述预定个第一相位估计符号和第二相位估计符号被分割在预定个相位估计单元内，并按序排列以及进行编号；步骤S32、将连续的两个第一相位估计符号代入到所述调制信号的表达式中进行计算，获取调制后的第三信号，计算所述第三信号的相位值；将连续的两个第二相位估计符号代入到所述调制信号的表达式中进行计算，获取调制后的第四信号，并计算所述第四信号的相位值，以此类推计算调制后的预定个第三信号和第四信号的相位值；步骤S33、根据步骤2中计算得出的所有信号的相位值，通过求和操作计算出第一信号相位估计值，其表达式如下：其中，D(m)为去调制结果；m为相位估计符号的序列；φ1为第一信号相位估计值；对所述第一信号相位估计值的计算结果进行检测，设置门限值为180度，若所述第一信号的计算结果等于0，则没有出现跳周情况；若所述第一信号的计算结果大于180度，则出现跳周情况，并进行相位修正，获取修正后的相位估计符号；步骤S34、对所述修正后的相位估计符号继续按照步骤S32~步骤S33进行操作，直至步骤S33中第一信号的相位估计值等于0，即所述第一信号不再进行相位修正。
[0010]根据本申请的一个方面，一种适用于卫星解调器的相位估计方法，所述步骤S4中固定相位消除操作过程如下：步骤S41、根据所述第四信号计算出的相位值，以此类推计算预定个第四信号的项为之，将所述预定个第四信号的相位值进行求和操作以计算相位增量，其公式如下：其中，
∆
θ为残留频差引入的符号间相位变化量；m为相位估计符号的序列；D(m)为
去调制结果；2
·
K表示两个相位估计符号组成一组，每一段相位估计一共包含2
·
K 组；。
[0011]步骤S42、根据所述相位增量赋予固定相位偏差的线性插值以计算第二信号的相位估计值，其公式如下：其中n为相位估计单元内符号标号。取值为[0，L
ꢀ‑ꢀ
1]，L表示相位估计单元内符号总数，θinitial为固定相位偏差值，即线性插值；2
·
K表示两个相位估计符号组成一组，每一段相位估计一共包含2
·
K 组；。
[0012]根据本申请的一个方面,一种适用于卫星解调器的相位估计方法，所述步骤S33中修正相位的过程如下：所述第二信号相位增量过大，则会出现相位估计单元内多次跳周的情况，通过引入修正相位角θ
rev
，设定其修正相位角门限值为180度，所述第二信号的相位估计值计算公式如下：其中，D(m)为去调制结果；m为相位估计符号的序列；φ2为第二信号相位估计值；通过所述第二相位估计值与设定的门限值进行比较；若相位估计值大于门限值，则缩短相位增量的值；若所述相位估计单元内多次跳周的情况没有出现，修正相位角θ
rev
以
‑
10度为增量，修正相位角的门限值变为[170
º
，10
º
]，计算所述第二信号的相位估计值，将所述相位估计值与设定的门限值进行比较，若相位估计值大于门限值的范围，继续以
‑
10度为增量递减，直至相位估计值小于门限值；若相位估计值小于门限值的取值范围，则停止修正操作。
[0013]根据本申请的另一个方面,一种适用于卫星解调器的相位估计方法，所述固定相位偏差值的计算分为三种情形。
[0014]进一步地，所述步骤S42还包括：若处于步骤S3阶段，则固定相位偏差值计算公式为:其中，θinitial为固定相位偏差值，即线性插值；
∆
θ为残留频差引入的符号间相位变化量；L表示相位估计单元内符号总数；θ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于卫星解调器的相位估计方法，其特征在于，在低轨卫星通信系统中建立通信连接，终端通过卫星解调器接收信号；所述方法包括步骤如下：步骤S1、构建随机序列生成器模型，所述信号在随机生成器模型中生成随机比特信号；步骤S2、构建BPSK调制模块，所述随机比特信号通过BPSK调制模块获取相位估计符号；将生成的相位估计符号分成两路形成第一相位估计符号和第二相位估计符号，并连续映射到低轨卫星通信系统中；对所述第一相位估计符号和第二相位估计符号进行共轭相乘操作以获取第一信号；步骤S3、给第一信号附加固定相位，并对所述第一信号进行相位跳周监测，计算相位估计值，获得跳周次数
‑
相位估计值的关联关系；通过所述关联关系判断相位估计值是否准确，若相位估计值不准确，对所述第一信号进行信号补偿操作；步骤S4、对所述第一信号进行固定相位消除操作以获得第二信号，获得相位估计符号跨度
‑
相位估计值的关联关系；若相位估计符号跨度对应两个相位估计值，则检测到所述第二信号出现跳周情况并进行相位修正。2.根据权利要求1所述一种适用于卫星解调器的相位估计方法，其特征在于，所述步骤S1中获取第一信号过程如下：所述第一相位估计符号和第二估计符号进行共轭相乘，计算出残留频差引入的相位估计符号间相位变化量和噪声相关的项，通过所述计算结果获取到第一信号的相位值，其中，所述调制后的信号，即第一信号的相位值表达式为：σ为噪声相关的项，其中，D(m)为去调制结果；Sym(m,0)、Sym(m,1)为连续映射的相位估计符号；[﹒] *为共轭操作；
∆
θ为残留频差引入的符号间相位变化量；m为相位估计符号的序列。3.根据权利要求1所述一种适用于卫星解调器的相位估计方法，其特征在于，在低轨卫星通信系统中包含预定个第一相位估计符号和第二相位估计符号；所述步骤S3中第一信号补偿操作过程如下：步骤S31、所述预定个第一相位估计符号和第二相位估计符号被分割在预定个相位估计单元内，并按序排列以及进行编号；步骤S32、将连续的两个第一相位估计符号代入到所述调制信号的表达式中进行计算，获取调制后的第三信号，计算所述第三信号的相位值；将连续的两个第二相位估计符号代入到所述调制信号的表达式中进行计算，获取调制后的第四信号，并计算所述第四信号的相位值，以此类推计算调制后的预定个第三信号和第四信号的相位值；步骤S33、根据步骤2中计算得出的所有信号的相位值，通过求和操作计算出第一信号相位估计值，其表达式如下：
其中，D(m)为去调制结果；m为相位估计符号的序列；φ1为第一信号相位估计值；对所述第一信号相位估计值的计算结果进行检测，设置门限值为180度，若所述第一信号的计算结果等于0，则没有出现跳周情况；若所述第一信号的计算结果大于180度，则出现跳周情况，并进行相位修正，获取修正后的相位估计符号；步骤S34、对所述修正后的相位估计符号继续按照步骤S32~步骤S33进行操作，直至步骤S33中第一信号的相位估计值等于0，即所述第一信号不再进行相位...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐林，朱庆浩，
申请(专利权)人：南京控维通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：