一种适应于机载卫星通信设备的信号同步装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及卫星通信领域，公开了一种适应于机载卫星通信设备的信号同步装置。该方法通过对数据帧头捕获、定时恢复、导频序列提取、频偏快速跟踪校正，实现了一种在飞机在飞行状态下卫星通信设备信号正确同步的方法。该方法还实现了低信噪比条件下多普勒信号的频偏校正，特别适合应用于机载卫通设备的信号同步。特别适合应用于机载卫通设备的信号同步。特别适合应用于机载卫通设备的信号同步。

【技术实现步骤摘要】
一种适应于机载卫星通信设备的信号同步装置


[0001]本专利技术涉及卫星通信领域，特别适合于大型飞机的卫星通信系统，也可以适用于其它通信系统用作信号同步。

技术介绍

[0002]飞机与地面通过卫星通信时，由于飞机的运动，会在卫通设备接收端产生多普勒频移，导致设备接收信号存在变化的频率偏差，影响卫通设备的正确解调。此外机载卫通设备由于装载空间受限，天线能力有限，设备需要具备在低信噪比条件下工作的能力，需要在低信噪比条件下完成信号同步。针对这种存在多普勒频偏及低信噪比条件下的机载卫通设备的特殊应用需求，卫星信号的同步为其一大难点。

技术实现思路

[0003]为解决这种机载卫星通信设备的信号同步问题，本专利技术提出了一种适应于机载卫星通信设备的信号同步装置。
[0004]本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种适应于机载卫星通信设备的信号同步装置，包括变频单元1、定时恢复单元2、帧头捕获单元3、导频序列提取单元4和频率跟踪单元5；
[0006]变频单元1用于将输入的基带信号与本地载波进行复数乘法运算，并根据频率跟踪单元5输入的频率值对基带信号进行频偏校正，将校正后的基带信号输出至定时恢复单元2；
[0007]定时恢复单元2用于采用平方环定时误差估计算法对接收的基带信号进行定时恢复，输出定时恢复后的基带信号至帧头捕获单元3；
[0008]帧头捕获单元3用于采用预置的捕获码与定时恢复后的基带信号进行滑动相关运算和积分累加运算，当计算的功率值超过预置的门限值时，输出帧初始定位标志和基带信号至导频序列提取单元4；
[0009]导频序列提取单元4用于根据帧初始定位标志和传输帧结构特征，从基带信号中将分散的导频信息提取出来，输出到频率跟踪单元5；
[0010]频率跟踪单元5用于采用高倍时钟对导频信息进行高速傅里叶变换，在频域完成最大值的搜索，并且计算当前数据的频率值，将计算的频率值输出至变频单元1。
[0011]其中，帧头捕获单元3包括本地PN序列生成器8、本地PN序列存储器9、移位寄存器10、功率计算模块11和功率比较器12；
[0012]本地PN序列生成器8用于生成同步头本地码字；本地PN序列存储器9用于对本地产生的同步头本地码字进行存储；移位寄存器10用于采取移位寄存器的形式，对输入信号进行移位读取，将读取数据与本地PN序列完成相关运算；功率计算模块11用于将相关运算后的数据进行积分累加运算，完成功率的计算；功率比较器12用于将计算的功率值与预设的功率门限值做比较运算，当功率值超过预置的门限值时，输出帧初始定位标志至导频序列
提取单元4。
[0013]其中，导频序列提取单元4包括数据缓存单元13、存取控制单元14和数据读取单元15；
[0014]数据缓存单元13用于将帧头捕获单元3输出的基带信号使用数据时钟缓存在FIFO内；存取控制单元14用于根据帧头捕获单元3输出的帧初始定位标志和FIFO的存储结束使能异或计算形成数据读取单元15的启动使能；数据读取单元15用于将启动使能与FIFO的读取结束使能异或计算生成数据结束标志，并采用高倍时钟完成对存储数据的读取，根据启动使能对数据间隔抽取，完成对分散导频序列的提取，输出到频率跟踪单元5。
[0015]其中，频率跟踪单元5包括频域变换单元16、功率计算单元17、峰值提取单元18和频率计算单元19；
[0016]频域变换单元16用于对输入信号进行傅里叶变换，转换为频域信号；功率计算单元17用于对频域信号进行累加计算，计算出功率值；峰值提取单元18用于搜索提取累加的功率值的最大峰值；频率计算单元19用于根据功率最大值查表求得频率值，将频率值输出至变频单元1。
[0017]本专利技术具有如下有益效果：
[0018](1)本专利技术针对应用于机载平台的卫通装备，可在低信噪比条件下完成多普勒频偏的校正和信号的同步；
[0019](2)本专利技术通过对帧内分散导频信息滑动提取，对其进行数字信号处理运算，完成对大多普勒频偏的跟踪，实现架构简单，具有简单、实用性强的特点；
[0020](3)本专利技术采用高倍钟进行快速傅里叶运算的策略，可完成对每比特信号频率的快速跟踪，降低了信号处理延时。
附图说明
[0021]图1是本专利技术信号同步电原理框图。
[0022]图2是本专利技术数字变频的电原理框图。
[0023]图3是本专利技术信号捕获的电原理框图。
[0024]图4是本专利技术分散导频提取的电原理框图。
[0025]图5是本专利技术频率跟踪的电原理框图。
具体实施方式
[0026]参照图1至图5对本专利技术作进一步解释说明。
[0027]参照图1，本专利技术包括变频单元1、定时恢复单元2、帧头捕获单元3、导频序列提取单元4和频率跟踪单元5。图1是本专利技术的原理方框图，其中变频单元1用于将输入的基带信号与本地载波进行复数乘法运算，并根据频率跟踪单元5输入的频率值对基带信号进行频偏校正，将校正后的基带信号输出至定时恢复单元2；定时恢复单元2用于采用平方环定时误差估计算法对接收的基带信号进行定时恢复，输出定时恢复后的基带信号至帧头捕获单元3；帧头捕获单元3用于采用预置的捕获码与定时恢复后的基带信号进行滑动相关运算和积分累加运算，当计算的功率值超过预置的门限值时，输出帧初始定位标志和基带信号至导频序列提取单元4；导频序列提取单元4用于根据帧初始定位标志和传输帧结构特征，从
基带信号中将分散的导频信息提取出来，输出到频率跟踪单元5；频率跟踪单元5用于采用高倍时钟对导频信息进行高速傅里叶变换，在频域完成最大值的搜索，并且计算当前数据的频率值，将计算的频率值输出至变频单元1。
[0028]参照图2，本专利技术变频单元1主要由复数乘法器6和本地数字载波7组成，其中复数乘法器6主要完成接收信号与本地数字载波的乘法运算，本地数字载波7主要用来生成本地的数字载波。
[0029]本专利技术定时恢复单元2主要采用平方环定时频域算法完成信号的定时同步。
[0030]参照图3，本专利技术帧头捕获单元3主要由本地PN序列生成器8、本地PN序列存储器9、移位寄存器10、功率计算模块11和功率比较器12组成，其中本地PN序列生成器8用于生成同步头本地码字；本地PN序列存储器9用于对本地产生的同步头本地码字进行存储；移位寄存器10用于采取移位寄存器的形式，对输入信号进行移位读取，将读取数据与本地PN序列完成相关运算；功率计算模块11用于将相关运算后的数据进行积分累加运算，完成功率的计算；功率比较器12用于将计算的功率值与预设的功率门限值做比较运算，当功率值超过预置的门限值时，输出帧初始定位标志至导频序列提取单元4。
[0031]参照图4，本专利技术导频序列提取单元4主要由数据缓存单元13、存取控制单元14和数据读取单元15组成，其中数据缓存单元13用于将帧头捕获单元3输出的基带信号使用数据时钟缓存在FIFO内；存取控制单元14用于根据帧头捕获单元3输出的帧初始定位标志本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适应于机载卫星通信设备的信号同步装置，其特在于，包括变频单元(1)、定时恢复单元(2)、帧头捕获单元(3)、导频序列提取单元(4)和频率跟踪单元(5)；变频单元(1)用于将输入的基带信号与本地载波进行复数乘法运算，并根据频率跟踪单元(5)输入的频率值对基带信号进行频偏校正，将校正后的基带信号输出至定时恢复单元(2)；定时恢复单元(2)用于采用平方环定时误差估计算法对接收的基带信号进行定时恢复，输出定时恢复后的基带信号至帧头捕获单元(3)；帧头捕获单元(3)用于采用预置的捕获码与定时恢复后的基带信号进行滑动相关运算和积分累加运算，当计算的功率值超过预置的门限值时，输出帧初始定位标志和基带信号至导频序列提取单元(4)；导频序列提取单元(4)用于根据帧初始定位标志和传输帧结构特征，从基带信号中将分散的导频信息提取出来，输出到频率跟踪单元(5)；频率跟踪单元(5)用于采用高倍时钟对导频信息进行高速傅里叶变换，在频域完成最大值的搜索，并且计算当前数据的频率值，将计算的频率值输出至变频单元(1)。2.根据权利要求1所述的适应于机载卫星通信设备的信号同步装置，其特在于，帧头捕获单元(3)包括本地PN序列生成器(8)、本地PN序列存储器(9)、移位寄存器(10)、功率计算模块(11)和功率比较器(12)；本地PN序列生成器(8)用于生成同步头本地码字；本地PN序列存储器(9)用于对本地产生的同步头本地码字进行存储；移位寄存器(10)用于采取移位寄存器的形式，对输入信号进行移位读取，将读...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏瑞刚，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：