一种多波束时分接入信号的智能认知联合捕获方法与系统技术方案

本申请涉及一种多波束时分接入信号的智能认知联合捕获方法与系统。所述方法包括：对信号捕获单元的单个处理通道分配特定数目不同前导码的捕获任务，预先设置各前导码的响应出站分帧号，根据响应出站分帧号确定各前导码到达时间段；根据预先设置的搜索顺序搜索IP数据包中指定的前导码信息，从搜索到的IP数据包中提取采样数据段，按接收IP数据包的先后顺序对各采样数据段进行拼接，得到采样数据流；对不用时刻的采样数据流和不同的本地扩频码进行相关运算，在各前导码到达时间段内利用信号捕获单元调用相应的本地扩频码完成前导码信号捕获。采用本方法能够降低信号捕获过程中的运算量。运算量。运算量。

【技术实现步骤摘要】
一种多波束时分接入信号的智能认知联合捕获方法与系统


[0001]本申请涉及卫星通信
，特别是涉及一种多波束时分接入信号的智能认知联合捕获方法与系统。

技术介绍

[0002]卫星通信系统主要由空间段、地面控制中心和用户段组成，空间段由包含若干颗卫星的卫星星座组成，这些卫星(出站转发器、入站转发器)转发由地面中心站发出的出站信号和用户设备发出的入站信号，具备一定的抗干扰能力。地面控制中心完成用户信号收发测量和信息收发处理，并对整个系统的运行进行管理控制。用户段是指带有卫星消息收发功能的用户设备终端，接收来自地面控制中心的数据业务以及控制消息，以随机接入的方式发送入站消息，实现定位、定时、短报文通信等功能。卫星通信系统有多颗GEO(静止地球轨道卫星)，MEO(中轨道卫星)，LEO(低轨道卫星)组成，每颗卫星有多个入站波束覆盖地面，一般情况下同一颗卫星的不同波束之间会有部分重叠，不同卫星的不同波束之间也会重叠，即在重叠区域用户机发送的入站信号会被多颗卫星和/或多个波束接收到，并透明转发或再生式转发到地面控制中心，由地面控制中心的多个分布式天线接收到。
[0003]目前典型的卫星通信系统系统对入站信号的捕获处理方法为：1）用户设备根据自身业务需求，以随机接入的方式发送入站信号到高/中/低轨卫星，因此入站信号具有随机性和短突发的特点；2）地面控制中心接收卫星透明转发或再生式转发的入站信号：每幅分布式天线后针对每个入站波束有独立的射频接收链路，将射频模拟信号变为数字基带信号，然后按协议完成IP数据包组帧，并打上该波束对应的Vlan标签，发送到交换机，交换机按照Vlan标签，将各个波束的IP数据包转发给对应的信号捕获单元，每个信号捕获单元处理1个波束的IP数据包。3）信号捕获单元提取IP数据包的采样数据段，然后按接收IP数据包的先后顺序对各采样数据段进行拼接，恢复成采样数据流的形式。然后对采样数据流作相关运算，所述相关运算是指用某个用户的本地扩频码与采样数据流按位作同或运算后，将每位的运算结果相加得到相关峰值的过程，若相关峰值大于或等于预设的阈值时，就判定为捕获到该用户入站信号的同步头或前导码(Preamble)，并将此次相关运算的起始位作为该用户同步头或前导码(Preamble)起始位。每次相关运算以采样数据段中的一个采样点为起始点，完成后移动到下一个采样点作为运算起始点，依次类推，信号捕获单元需要遍历IP数据包采样数据段内的所有采样点来获得某一用户的前导码。4）当各个用户的同步头或前导码都不一样时，信号捕获单元需要对每个不同的前导码重复步骤3），直到完成所有用户的捕获。
[0004]由此可见，目前卫星通信系统中，入站信号捕获的运算量很大，需要消耗大量计算资源，因此有必要对此进行改进，降低运算量，从而较少计算开销，提升系统服务容量。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低信号捕获过程中的运算量
的一种多波束时分接入信号的智能认知联合捕获方法与系统。
[0006]一种多波束时分接入信号的智能认知联合捕获方法，所述方法包括：获取多个单波束入站信号；对单波束入站信号进行预处理，得到标签波束；标签波束表示包含Vlan标签的波束；根据标签波束的Vlan标签将所有卫星的所有波束的IP数据包转发给每个信号捕获单元；对信号捕获单元的单个处理通道分配特定数目不同前导码的捕获任务，预先设置各前导码的响应出站分帧号，根据响应出站分帧号确定各前导码到达时间段；特定数目为信号捕获单元单个通道最多可处理的前导码数量；根据预先设置的搜索顺序搜索IP数据包中指定的前导码信息，从搜索到的IP数据包中提取采样数据段，按接收IP数据包的先后顺序对各采样数据段进行拼接，得到采样数据流；对不用时刻的采样数据流和不同的本地扩频码进行相关运算，在各前导码到达时间段内利用信号捕获单元调用相应的本地扩频码完成前导码信号捕获。
[0007]在其中一个实施例中，若采用的是1个前导码分配给1个用户专用的分配方式，信号捕获单元在对同一卫星下一个波束的IP数据包进行捕获时，可以利用上一个波束获知的捕获信息进行前导码信号捕获。
[0008]在其中一个实施例中，特定数目的计算过程为其中，T
subframe
是出站分帧的持续时间；t
min
是地面控制中心发射询问信号到收到对应的用户设备响应信号所需的空间传播最小传输时延，t
max
是对应的最大双向传输时延。
[0009]在其中一个实施例中，预先设置的搜索顺序包括第一搜索顺序和第二搜索顺序；第一搜索顺序为Vlan标签的处理顺序；第二搜索顺序为搜索用户设备入站波束对应的IP数据包。
[0010]在其中一个实施例中，若多个用户共用1个前导码，则信号捕获单元采用第一搜索顺序搜索IP数据包中指定的前导码信息；若1个用户专用1个前导码，则信号捕获单元采用第二搜索顺序搜索IP数据包中指定的前导码信息；对于移动用户设备，根据移动用户设备上一次入站波束号以及其入站信号强弱，实时调整本次IP数据包的处理顺序，信号捕获单元优先处理较强信号波束对应的IP数据包。
[0011]在其中一个实施例中，根据响应出站分帧号确定各前导码到达时间段，包括：
预先设置n个不同前导码的响应出站分帧号为K，则用户响应出站分帧号的时间段为K
i
T
subframe
+[t
min
,t
max
]，得到第i个前导码的到达地面控制中心的时间段为K
i
T
subframe
+2[t
min
, t
max
]。
[0012]在其中一个实施例中，对单波束入站信号进行预处理，得到标签波束，包括：对单波束入站信号进行下变频，滤波，采样量化，将射频模拟信号变为数字基带信号，按协议完成IP数据包组帧，并打上所述单波束对应的Vlan标签，得到标签波束。
[0013]一种多波束时分接入信号的智能认知联合捕获系统，所述系统包括：用户设备和地面控制中心，地面控制中心由发射链路和接收链路组成；地面控制中心的发射链路生成出站信号，发送至卫星，再经卫星转发到用户，出站信号在时域上划分为超帧和分帧结构，1个超帧由多个分帧组成，每个分帧的电文中都携带对应的出站分帧号，表明本分帧属于所在超帧的哪一分帧；地面控制中心的接收链路由接收天线，射频采样单元，交换机，信号捕获单元等组成，每个入站波束有独立的射频接收链路，射频采样单元对单波束入站信号进行预处理，得到标签波束，并将标签波束发送到交换机；交换机按照Vlan标签，将所有卫星所有波束的IP数据包转发给每个信号捕获单元，对信号捕获单元的单个处理通道分配特定数目不同前导码的捕获任务，每个信号捕获单元分配特定数目个不同的前导码，不同前导码在各自指定时段内到达地面控制中心，信号捕获单元在已知的各前导码到达时间段内完成对相应前导码的捕获；用户设备接收出站信号，使用指定的前导码在指定的出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多波束时分接入信号的智能认知联合捕获方法，其特征在于，所述方法包括：获取多个单波束入站信号；对所述单波束入站信号进行预处理，得到标签波束；所述标签波束表示包含Vlan标签的波束；根据所述标签波束的Vlan标签将所有卫星的所有波束的IP数据包转发给每个信号捕获单元；对所述信号捕获单元的单个处理通道分配特定数目不同前导码的捕获任务，预先设置所述各前导码的响应出站分帧号，根据所述响应出站分帧号确定各前导码到达时间段；所述特定数目为信号捕获单元单个通道最多可处理的前导码数量；根据预先设置的搜索顺序搜索所述IP数据包中指定的前导码信息，从搜索到的IP数据包中提取采样数据段，按接收IP数据包的先后顺序对各采样数据段进行拼接，得到采样数据流；对不用时刻的采样数据流和不同的本地扩频码进行相关运算，在所述各前导码到达时间段内利用信号捕获单元调用相应的本地扩频码完成前导码信号捕获。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若采用的是1个前导码分配给1个用户专用的分配方式，信号捕获单元在对同一卫星下一个波束的IP数据包进行捕获时，可以利用上一个波束获知的捕获信息进行前导码信号捕获。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特定数目的计算过程为其中，T
subframe
是出站分帧的持续时间；t
min
是地面控制中心发射询问信号到收到对应的用户设备响应信号所需的空间传播最小传输时延，t
max
是对应的最大双向传输时延。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预先设置的搜索顺序包括第一搜索顺序和第二搜索顺序；所述第一搜索顺序为Vlan标签的处理顺序；所述第二搜索顺序为搜索用户设备入站波束对应的IP数据包。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若多个用户共用1个前导码，则信号捕获单元采用第一搜索顺序搜索IP数据包中指定的前导码信息；若1个用户专用1个前导码，则信号捕获单元采用第二搜索顺序搜索IP数据包中指定的前导码信息；对于移动用户设备，根据所述移动用户设备上一次入站波束号以及其入站信号强弱，实时调整本次IP数据包的处理顺序，信号捕获单元优先处理较强信号波束对应的IP数据包。
6.根据权利要求3所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李井源，周蓉，黄新明，王飞雪，刘增军，张可，孙广富，陈雷，倪少杰，李柏渝，赵雄，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：