[發明專利]一種高超聲速飛行器大動態多普勒場景實時通信方法

有效

• 申請號: 201810879206.4
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109039970B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 石磊;劉彥明;張超;李小平;朱從瑩
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00;H04L25/02;H04L5/00
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種大動態多普勒場景實時通信方法，其特征在于，所述大動態多普勒場景實時通信方法在發送端，對發送信號進行預編碼，插入導頻數據后發送；在接收端，提取導頻數據，利用導頻信息粗捕獲多普勒頻偏以及多普勒一次變化率，利用導頻信息估計信道狀態信息；捕獲采用基于FFT并行分段的方法完成快速粗捕獲；粗捕獲多普勒頻偏以及多普勒變化率之后，對接收數據進行人工搬移，估計信道狀態信息后進行分集合并；

所述大動態多普勒場景實時通信方法包括以下步驟：

步驟一，原始數據經調制后做預處理，插入導頻信息進行發送；

步驟二，提取接收信號的導頻信息，對多普勒變化范圍以及多普勒變化率的變化范圍分段，與導頻信息匹配進行粗捕獲；

步驟三，對接收信號進行頻偏補償，然后對帶有殘余多普勒頻偏的信號做人工頻移、分集處理、解調得到最終數據。

2.如權利要求1所述的大動態多普勒場景實時通信方法，其特征在于，所述步驟一具體包括：

(1)原始數據經bpsk調制后進行IFFT預處理，得到待發送數據X_s[m]；

(2)為待發送數據X_s[m]等間隔插入一段比例為λ＝k/(k+m)的導頻數據X_sp[k]，令k+m＝n，得到發送數據為X_s[n]；n，m，k分別是發送數據總長度、原始數據長度、導頻數據長度。

3.如權利要求1所述的大動態多普勒場景實時通信方法，其特征在于，所述步驟二具體包括：

(1)經過測控傳輸信道，帶有多普勒頻偏f_d以及多普勒一次變化率f_a的接收信號經采樣為X_r[n]：

其中H(n)為信道增益系數，N(n)為高斯白噪聲；

(2)從接收信號X_r[n]中提取對應位置的導頻信息X_rp[k]：

其中H(k)和N(k)分別為對應導頻位置處的信道增益系數和高斯白噪聲；

(3)將最大多普勒區間[-F_dmax,F_dmax]劃分為N段，稱作N個多普勒頻偏通道，將最大多普勒變化率區間[-F_amax,F_amax]劃分為M段，稱作M個多普勒變化率通道，并產生N*M個如下形式的載波，則經過第K_i個多普勒頻偏、第K_j個多普勒變化率通道的載波為：

其中是多普勒頻偏通道的第i個通道對應的多普勒頻偏，是多普勒變化率通道的第j個通道對應的多普勒變化率；其中i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M；

(4)將X_rp[k]與各個通道的相乘經過濾波器后做FFT變換，在頻域搜索最大值V_i,j；

(5)在獲得的N*M個V_i,j最大值中再次搜索最大值V_max(i,j)，此時最大值所在的通道預設的和作為本次粗捕獲的結果，分別記做F_d'，F_a'。

4.如權利要求1所述的大動態多普勒場景實時通信方法，其特征在于，所述步驟三具體包括：

(1)基于估計的F_d'，F_a'對接收信號進行補償，補償后的信號X_R[n]如下：

(2)此時補償后的信號X_R[n]中，多普勒頻偏最大不超過多普勒分段間隔Δf_int＝2*F_dmax/N的一半，即Δf_d＝Δf_int/2，Δf_d為頻偏補償后信號X_R[n]中殘留的頻差；

(3)對信號X_R[n]進行3支路的人工頻移搬移，搬移頻移量分別為歸一化的fx₁＝-0.75/T、fx₂＝0、fx₃＝0.75/T，T為一個符號周期，人工搬移后數據為：

其中X_Rq[n]與fx_q中q＝1,2,3，即X_R1[n]、X_R2[n]、X_R3[n]分別為三條支路上搬移后的數據，fx₁、fx₂、fx₃分別為三條支路上的人工頻移量；

(4)提取支路的導頻數據為：

其中X_Rpq[k]中q＝1,2,3，即X_Rp1[n]、X_Rp2[n]、X_Rp3[n]分別為三條支路上的導頻數據；使用最小二乘算法進行信道估計獲得支路的信道增益為H_q，同理各支路的信道增益分別為H₁、H₂、H₃；

(5)采用最大比合并方式合并三支路數據得到合并數據為Z[m]：

其中η_q表示最大合并比的比例因子，q＝1,2,3；

(6)對Z[m]做bpsk解調得到最終數據。