[發(fā)明專利]應(yīng)用于衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)的稀疏變換輔助時(shí)間同步方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810298948.8
• 申請(qǐng)日: 2018-04-04
• 公開（公告）號(hào): CN108599886B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王長(zhǎng)紅;卜祥元;王健鵬;朱理辰;楊少博;楊凱;吳宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04J3/06
• 分類號(hào): H04J3/06;H04B10/118
• 代理公司: 北京理工正陽知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鮑文娟

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)的稀疏變換輔助時(shí)間同步方法，屬于衛(wèi)星通信領(lǐng)域。方法為：第一步，預(yù)處理，主要是對(duì)衛(wèi)星接收信號(hào)的幀頭定位和抽取，得到抽取后的幀頭序列；第二步，通過SDPT₂估計(jì)a₂；第三步，通過SDFrFT計(jì)算a₁,a₀，并修正a₂；第四步，利用估計(jì)出的a₁修正抽樣頻率，從而得到較長(zhǎng)時(shí)間的采樣數(shù)據(jù)，然后使用SDPT₃估計(jì)a₃。最終完成所有階次動(dòng)態(tài)的估計(jì)，完成時(shí)間同步。本發(fā)明在考慮到衛(wèi)星星載資源受限和激光通信速率快、體制簡(jiǎn)單等因素外，還分析了衛(wèi)星高動(dòng)態(tài)多普勒對(duì)時(shí)間同步過程的影響，并以此為基礎(chǔ)提出了適合衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)的稀疏變換輔助時(shí)間同步方法，減小了時(shí)間同步算法的計(jì)算復(fù)雜度，提高了星載激光通信系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)的稀疏變換輔助時(shí)間同步方法，屬于衛(wèi)星通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)

激光通信是一種新興的通信方式，具有通信容量大、保密性好、通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。近些年，將激光通信技術(shù)應(yīng)用于衛(wèi)星領(lǐng)域成為重要的發(fā)展方向。

衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)面臨如下問題：衛(wèi)星運(yùn)行產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)(包含速度、加速度、加加速度)；激光通信的信號(hào)速率很高，處理器單位時(shí)間內(nèi)需處理大量數(shù)據(jù)；IMDD激光通信體制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，適用于空間環(huán)境。但是這種體制的接收信號(hào)中不包含載波項(xiàng)，無法使用傳統(tǒng)的載波輔助完成時(shí)間同步。因此，需要一種反應(yīng)快速，計(jì)算簡(jiǎn)單且適用于激光通信體制的時(shí)間同步方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在計(jì)算過程中復(fù)雜度高的問題，提供一種應(yīng)用于衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)的稀疏變換輔助時(shí)間同步方法。

本發(fā)明目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

應(yīng)用于衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)的稀疏變換輔助時(shí)間同步方法，具體步驟如下：

步驟一，預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)幀頭的定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)幀頭的抽取(即重采樣)；

1)、建立具體的信號(hào)數(shù)學(xué)模型

接收信號(hào)的數(shù)學(xué)模型如式(1)，

其中，g(t)表示接收信號(hào)波形，A₀為接收信號(hào)幅值，τ(t)表示傳播延遲，w(t)為零均值加性高斯白噪聲。τ(t)中包含四部分，分別是：信號(hào)發(fā)端與衛(wèi)星收端的距離a₀；信號(hào)發(fā)端與衛(wèi)星收端的相對(duì)速度a₁，信號(hào)發(fā)端與衛(wèi)星收端的相對(duì)加速度a₂；信號(hào)發(fā)端與衛(wèi)星收端的相對(duì)加加速度a₃。

對(duì)衛(wèi)星的時(shí)間同步等同于估計(jì)τ(t)，即完成對(duì)a₀、a₁、a₂、a₃的估計(jì)。這些估計(jì)工作可以在導(dǎo)頻信息的輔助下完成。導(dǎo)頻信息g_p(t)的具體表達(dá)如式(2)，

其中，δ＝0,1,2,…,L_p-1，L_p表示導(dǎo)頻信號(hào)長(zhǎng)度，T_syb表示符號(hào)時(shí)長(zhǎng)。

根據(jù)傅里葉變換，可將式(2)轉(zhuǎn)換為表達(dá)式(3)。

其中，f_c＝1/(2T_syb)。經(jīng)過低通濾波器后，式(3)變換成式(4)。

其中，A_k表示k階諧波的幅值。