[發明專利]適應低軌衛星高動態環境的下行頻率盲補償方法及系統

有效

• 申請號: 202011281662.2
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112468215B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 吳桐;龔險峰;惠騰飛;朱曉峰;秋研東;孟正科
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 高志瑞

本發明公開了一種適應低軌衛星高動態環境的下行頻率盲補償方法及系統，其中，該方法如下步驟：(1)基于星歷信息中的平均移動速度，計算出衛星的軌道半徑；(2)依據波束空間位置分布和步驟(1)中衛星的軌道半徑，計算各類型波束幾何中心點與衛星的距離，同時得到各類型波束幾何中心與星地連線的夾角；(3)計算各類型波束的下行頻率盲補償頻率；(4)在星上處理時，對每個波束的均增加下行頻率盲補償頻率。本發明提高了地面終端與衛星進行頻率同步的速度，降低了地面終端的處理復雜度，提升了低軌衛星星座系統的接入效率。

技術領域

本發明屬于衛星通信技術領域，尤其涉及一種適應低軌衛星高動態環境的下行頻率盲補償方法及系統。

背景技術

由于LEO衛星的高動態特性，因此地面終端通過下行信道發現并同步衛星信號是星地通信建立的首要條件，是地面終端開機時首先要完成的任務。同樣還是由于LEO衛星的高動態特性，用戶鏈路下行信道的信號到達地面終端時，會產生較大的多普勒頻移，使得地面終端首次同步衛星信號的過程變得漫長且復雜，極大的影響了用戶體驗。

現有的技術針對低軌移動衛星星座系統，已有成果中的下行多普勒頻率補償算法主要是基于接收端的后處理，而不是在發射端進行預補償或盲補償。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種適應低軌衛星高動態環境的下行頻率盲補償方法及系統，提高了地面終端與衛星進行頻率同步的速度，降低了地面終端的處理復雜度，提升了低軌衛星星座系統的接入效率。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：一種適應低軌衛星高動態環境的下行頻率盲補償方法，所述方法包括如下步驟：(1)基于星歷信息中的平均移動速度，計算出衛星的軌道半徑；(2)依據波束空間位置分布和步驟(1)中衛星的軌道半徑，計算各類型波束幾何中心點與衛星的距離，同時得到各類型波束幾何中心與星地連線的夾角；(3)計算各類型波束的下行頻率盲補償頻率；(4)在星上處理時，對每個波束的均增加下行頻率盲補償頻率。

上述適應低軌衛星高動態環境的下行頻率盲補償方法中，在步驟(1)中，衛星的軌道半徑為：

其中，R為衛星軌道半徑，μ＝3.986005×10¹⁴m³/s²為以地球為中心的引力常數，n₀星歷信息中的平均移動速度。

上述適應低軌衛星高動態環境的下行頻率盲補償方法中，在步驟(2)中，波束類型的劃分是依據衛星波束排布圖中每個波束幾何中心點到星下點之間距離，距離相同的波束劃分為同一類波束。

上述適應低軌衛星高動態環境的下行頻率盲補償方法中，波束類型共3類，將這3類波束定義為中心波束、內圈波束、外圈波束。

上述適應低軌衛星高動態環境的下行頻率盲補償方法中，在步驟(3)中，各類型波束的下行頻率盲補償頻率為：

其中，G＝6.67259×10^-11Nm²/kg²為萬有引力常數，M＝5.965×10²⁴kg為地球質量，R為衛星的軌道半徑，c＝3×10⁸m/s為光速，f為通信頻率，f_i為各類型波束的下行頻率盲補償頻率，i為波束的類型。

上述適應低軌衛星高動態環境的下行頻率盲補償方法中，中心波束幾何中心距離衛星1114.5km，內圈波束幾何中心距離衛星1491.3km，外圈波束結合中心距離衛星2231.7km。

上述適應低軌衛星高動態環境的下行頻率盲補償方法中，衛星的軌道半徑為7448km。