[發明專利]一種低軌衛星物聯網短時突發載波捕獲方法及系統

有效

• 申請號: 202111144484.3
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113872909B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 王杰;王艷峰;谷林海;鄭仁軍;周洋
• 申請（專利權）人: 東方紅衛星移動通信有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04W4/30;H04B7/185
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲

本發明提出了一種低軌衛星物聯網短時突發載波捕獲方法及系統。該方法為：對接收的短時突發載波信號采用滑動窗口依次滑動取樣；將每次滑動后的接收信號中前導序列部分a與本地序列b做相關運算得到相關信號c；將每個相關信號c進行FFT變換至頻域；計算每個FFT變換后相關信號c的峰均比；取所有相關信號c中最大的k個峰均比，將其對應滑動數作為偏移幀頭；依次驗證所述k個峰均比，得到最終捕獲結果。該低軌衛星物聯網短時突發載波捕獲方法能夠高效可靠地捕獲到信號幀頭，以實現載波同步。

技術領域

本發明涉及通信領域，具體涉及一種低軌衛星物聯網短時突發載波捕獲方法及系統。

背景技術

在未來通信網絡中，低軌衛星通信網絡起著越來越重要的作用。低軌衛星通信網絡具備許多網絡系統所不具備的優越性：相對于地面無線通信系統，低軌衛星通信系統覆蓋面廣、抗毀滅性強；相對于中高軌衛星通信系統，低軌衛星通信系統組網靈活，衛星運行軌道低，星地鏈路傳輸時延較小。衛星通信系統與地面通信系統同為電信產業的組成部分，兩者互為補充。低軌衛星通信具有星地延遲小、路徑損耗小、終端可小型化等優點，受到各國衛星移動通信發展的重視。

隨著5G建設的開啟，以及NB-IoT、LoRa等物聯網通信標準的推出，萬物互聯已具有現實意義。但是，這些無線物聯網技術仍需要海量基礎設施的支持，而且在沙漠、海洋等地域存在建設難題和經濟可行性問題。作為萬物互聯有力補充的低軌衛星物聯網，不受地理環境約束，實時全球覆蓋，可提供高帶寬、低時延的海量連接。但是，低軌衛星傳輸信道是低信噪比、高動態的，信道狀態差導致時間、頻率不準確，信號的可靠且有效傳輸是待解決的關鍵問題。同步的目標在于衛星天線端口實現終端信號的時間、頻率與衛星基準時間、頻率對齊，避免終端信號間發生碰撞，保障有限資源內多終端信號高效、有序的傳輸。對于短突發信號，如何快速捕獲幀頭，實現信號傳輸的同步，是降低處理時延、可靠傳輸的關鍵技術，具有實際研究價值。

發明內容

為了克服上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種低軌衛星物聯網短時突發載波捕獲方法及系統。

為了實現本發明的上述目的，本發明提供了一種低軌衛星物聯網短時突發載波捕獲方法，包括以下步驟：

對接收的短時突發載波信號采用滑動窗口依次滑動取樣；

將每次滑動后的接收信號中前導序列部分a與本地序列b做相關運算得到相關信號c；

將每個相關信號c進行FFT變換至頻域；

計算每個FFT變換后相關信號c的峰均比；

取所有相關信號c中最大的k個峰均比,k為正整數，將其對應滑動數作為偏移幀頭；

利用所述k個峰均比對應的偏移幀頭和頻偏依次對所述k個峰均比對應的滑動后的信號進行驗證，解調出信號得到最終捕獲結果。

該低軌衛星物聯網短時突發載波捕獲方法能夠高效可靠地捕獲到信號幀頭，以實現載波同步。

優選的,取所有相關信號c中最大的3個峰均比。

該低軌衛星物聯網短時突發載波捕獲方法的優選方案：采用滑動窗口取樣時，每次滑動m個符號，m為正整數，依次滑動尋找幀頭，使其與本地序列最大程度對齊。

該低軌衛星物聯網短時突發載波捕獲方法的優選方案：將相關信號c尾部補零至2ⁿ點后再進行FFT變換，n為正整數，2ⁿ短時突發載波信號實際頻點數。將相關信號c進行FFT變換至頻域，易于編程實現并行結構。

獲得最大相關峰對應的頻域點數p，若p2ⁿ/2，則頻偏＝-(2ⁿ-p)*fs/2ⁿ；若p2ⁿ/2，頻偏＝p*fs/2ⁿ。