[發明專利]一種OQPSK衛星雙向時間比對信號頻率同步方法

在審

• 申請號: 202011421552.1
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112764065A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 王藝陶;張升康;王海峰
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01S19/25
• 分類號: G01S19/25
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張麗

本發明公開一種OQPSK衛星雙向時間比對信號頻率同步方法和系統，所述方法包括：對接收到的OQPSK數傳信號進行非線性預處理，得到載波四倍頻信號；通過快速傅里葉變換(FFT)和鎖頻環(FLL)的方式對載波四倍頻信號進行頻率提?。粚⑻崛〉妮d波頻率輸出給鎖相環及位同步環進行動態輔助；對接收到的OQPSK數傳信號進行載波和數據相位跟蹤，完成實時時間比對數據信息的解調。

技術領域

本發明涉及衛星通信領域。更具體地，涉及一種OQPSK衛星雙向時間比對信號頻率同步方法。

背景技術

高精度時間同步是時間頻率量傳和溯源的基礎。隨著國際計量局(BIPM)對快速UTC的推廣，各守時實驗室對于遠程比對結果的實時性也提出了更高要求。衛星雙向時間比對技術是一種應用廣泛的高精度時間傳遞方式。兩地面站同時向衛星發射調制時間信號，經衛星轉發后兩站分別接收來自對方站的信號，兩地面站將接收的信號資料互換后相減，得到兩站之間高精度的時間鐘差。

為了獲取更高的數據傳輸速率和頻帶利用效率，從而獲取更好的遠程時間比對結果的實時性能，可以選取高數據率的OQPSK數傳信號作為衛星雙向時間比對信號，通過時間傳遞和高速數據傳輸一體化的實時高精度時間傳遞方法，通過獲得數傳信號的相位時延信息來獲得時間傳遞信息。OQPSK數傳信號的頻譜特性好，頻譜利用率高，且具有恒包絡特性，適用于衛星信道。在完成站間時間同步的同時，可以完成大量的實時數據信息交互。對于高數據率OQPSK數傳信號，現有的方法均是采取鎖相環和位環相結合的方法對OQPSK信號進行解調。該解調方法的動態性能較差，導致在衛星信道中的使用受到制約，無法應用于動態較高的環境。

發明內容

有鑒于此，本發明的第一個實施例提供一種OQPSK衛星雙向時間比對信號頻率同步方法，包括：

對接收到的OQPSK數傳信號進行非線性預處理，得到載波四倍頻信號；

通過快速傅里葉變換(FFT)和鎖頻環(FLL)的方式對載波四倍頻信號進行頻率提?。?/p>

將提取的載波頻率輸出給鎖相環及位同步環進行動態輔助；

對接收到的OQPSK數傳信號進行載波和數據相位跟蹤，完成實時時間比對數據信息的解調。

在一個具體實施例中，所述非線性預處理包括：

對接收的高數據率衛星雙向時間比對OQPSK數傳信號進行二倍頻處理，經過三角變換后，得到載波二倍頻信號；

繼續對所述載波二倍頻信號進行倍頻處理，得到接收信號的載波四倍頻信號。

在一個具體實施例中，所述OQPSK數傳信號表示為：

式中，I(n)表示OQPSK數傳信號同相支路信號，Q(n)表示OQPSK數傳信號正交支路信號T_s表示時鐘采樣周期，f_c表示接收信號載波頻率，θ表示載波初始相位，m_I(n)、m_Q(n)為OQPSK基帶信號，可以表示為：

式中，a_i、b_i表示兩路正交數據信息，T表示數據周期，g(·)表示基帶符號波形函數，由于數據只能為1或-1，近似認為

在一個具體實施例中，所述載波二倍頻信號表示為：

式中，I₂(n)表示載波二倍頻信號的同相支路信號，Q₂(n)表示載波二倍頻信號的正交支路信號。

在一個具體實施例中，載波四倍頻信號表示為：