一种低轨卫星通信系统多用户低门限接入解调装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于低轨卫星通信领域，公开了一种低轨卫星通信系统多用户低门限接入解调装置，它涉及低轨卫星移动通信系统星座载荷信关站设计技术。本发明专利技术针对低轨卫星通信要求用户接入门限较低、要求多用户同时接入能力满足系统容量设计、低轨星座系统部署要求降低卫星成本等特点，提出一种基于快速筛选和自适应调整的低门限灵活接入解调装置，包括：预处理模块、阈值计算模块、快速相关模块、快速筛选模块、自适应接入控制模块、低门限接入模块、时域解调模块和频域解调模块。本发明专利技术具有在有限处理资源下自适应的多用户接入解调能力，可以获得更佳的多用户接入效果，特别有利于我国自主的低轨卫星通信系统的研制与设备部署。卫星通信系统的研制与设备部署。卫星通信系统的研制与设备部署。

【技术实现步骤摘要】
一种低轨卫星通信系统多用户低门限接入解调装置


[0001]本专利技术属于低轨卫星通信领域，涉及一种低轨卫星通信系统多用户低门限接入解调装置。特别适用于星地链路条件下低轨星座卫星通信系统接入信道的多用户灵活接入和低门限高灵敏解调需求。

技术介绍

[0002]由于低轨卫星通信传输距离较远，同时为保证移动性，用户终端发射功率受限，星座卫星载荷接收机的信噪比较低或受其他干扰时，要求用户接入门限较低；另一方面，卫星移动通信系统要求支持多用户同时接入，满足系统的用户容量设计。同时，由于需要部署大量的低轨卫星实现低轨星座系统，必须降低单颗卫星的成本，星上载荷接收机的处理资源也受到严格限制。
[0003]为提高同时支持的接入用户数和避免低轨多普勒频偏引起的伪峰效应，系统设计支持较多的接入根序列，并使用不同的根序列来区分各个用户的接入请求，同时为支持多用户的快速接入和避免碰撞，要求候选根序列足够多，接入时机之间的间隔足够短，一次接入时机的解调时间受限，另一方面，用户的接入门限又需要足够低，即接收机的接入解调能力要求足够灵敏，同时不能占用过多的处理资源。这些限制条件给系统的接入解调设计带来了挑战。因此，需要一种适应低轨星座卫星通信系统的多用户低门限接入解调方法和装置，同时满足系统多用户、低接入门限、低成本的要求，其特别有利于我国自主的低轨卫星通信系统的研制与设备部署。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于解决
技术介绍
中的问题，以较低的处理资源实现更佳的接入解调能力和多用户接入能力。为适应上述条件，本专利技术提出一种低轨卫星通信系统多用户低门限接入解调装置。
[0005]本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种低轨卫星通信系统多用户低门限接入解调装置，包括以下模块：
[0007]预处理模块，用于将接收到的AD采样信号，进行频谱搬移和下采样的时域处理，再将各时域重复单元的时域信号转换为频域信号，并将接入序列所占子载波信号提取出来，得到各时域重复单元的频域特征信号，输出至阈值计算模块、快速筛选模块和低门限接入模块；
[0008]阈值计算模块，用于计算各时域重复单元的频域特征信号的平均功率，并按预置表乘以阈值系数，得到有效信号检测的阈值，输出至时域解调模块；
[0009]快速筛选模块，用于选择一个单次时域重复单元的频域信号输出至快速相关模块，并将所有的根序列索引值依次输出至快速相关模块，再将快速相关模块输出的所有根序列的频域相关结果变换到时域，求出每个频域相关结果能量最大的峰值，作为对应根序列与接收信号的相关性结果，并从大到小依次排列输出至低门限接入模块；
[0010]快速相关模块，用于将一个单次时域重复单元的频域特征信号，每次与一个根序列索引值产生的根序列频域信号进行相关运算，得到频域相关结果，输出至快速筛选模块；还用于将低门限接入模块输出的全部时域重复单元的频域信号，分别与每个根序列索引值产生的根序列频域信号依次进行相关运算，得到频域相关结果，输出至低门限接入模块；
[0011]自适应接入控制模块，用于根据不同的接入前导序列格式，计算一次接入时机支持的最大同时接入用户数，输出至低门限接入模块；
[0012]低门限接入模块，用于根据自适应接入控制模块得到的最大同时接入用户数N
max
，找出快速筛选模块输出的排列的前N
max
个根序列，将其中的每个根序列索引值和全部时域重复单元的频域信号输出至快速相关模块，并将快速相关模块输出的频域相关结果变换到时域，并对全部时域相关结果进行平均处理，得到对应根序列与接收信号的时域相关结果，求出能量最大的峰值和峰值位置，输出至时域解调模块和频域解调模块；
[0013]时域解调模块，用于对低门限接入模块得到的N
max
个根序列的能量峰值，与阈值计算模块得到的阈值进行比较，对每个高于阈值的能量峰值，判断为存在以对应根序列发送的用户接入请求，将对应的根序列索引值输出给频域解调模块，并利用峰值位置换算出对应根序列的时间偏移值，进而得到用户的上行定时偏移，完成接入信道的时间解调；
[0014]频域解调模块，用于对时域解调模块得到的存在接入请求的每个根序列，根据各时域重复单元的时域相关结果和能量峰值位置，计算接收信号的频率偏差估计值，作为用户的频偏反馈结果，完成接入信道的频率解调。
[0015]进一步的，快速相关模块包括以下组成：
[0016]本地序列生成参数预置表模块，用于根据不同根序列的索引值i，存储和查找本地序列的生成参数，包括序列号U、逆序列索引V、本地根序列初始值和本地根序列长度，将序列号U、逆序列索引V和本地根序列长度输出至CORDIC索引值计算模块，将本地序列初始值输出至快速相关频域处理模块；
[0017]CORDIC索引值计算模块，用于根据本地序列生成参数预置表模块的输出参数，计算得到快速CORDIC运算预置表的索引值，输出至快速CORDIC运算预置表模块；
[0018]快速CORDIC运算预置表模块，用于根据所有可能的本地根序列长度，存储所有可能的本地根序列频域上的相位旋转结果，并根据CORDIC索引值计算模块得到的索引值，输出当前索引值对应的相位旋转结果至快速相关频域处理模块；
[0019]快速相关频域处理模块，用于将相位旋转结果与本地根序列生成参数相乘，得到根序列频域信号，然后计算时域重复单元的频域特征信号与根序列频域信号的共轭相乘，得到频域相关结果。
[0020]进一步的，自适应接入控制模块包括以下组成：
[0021]前导码格式预置表模块，用于存储和查找不同接入前导序列格式索引值下的前导码长度、接入信道子载波间隔、循环前缀长度、前导序列长度和保护间隔长度，输出至接入时间计算模块；
[0022]接入时间计算模块，用于根据查找到的前导码长度、接入信道子载波间隔、循环前缀长度、前导序列长度和保护间隔长度，计算当前格式的一次接入时机的最大时间长度，即单次接入处理最长时间T
max
，输出至接入用户数计算模块；
[0023]快速筛选时间计算模块，用于根据全部候选根序列个数N
root
、快速相关模块的并行资源数P和单次相关运算时间T
corr
，计算快速筛选T1，输出至接入用户数计算模块，即：快速筛选时间T1＝(全部候选根序列数N
root
×
单次相关运算时间T
corr
)
÷
并行资源数P；
[0024]低门限处理时间计算模块，用于根据最大同时接入用户数N
max
、接入序列重复次数R
t
、快速相关模块的并行资源数P和单次相关运算时间T
corr
，计算低门限相关时间T2，即：低门限接入处理时间T2＝(最大同时接入用户数N
max
×
接入序列重复次数R
t
×
单次相关运算时间T
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低轨卫星通信系统多用户低门限接入解调装置，其特征在于，包括以下模块：预处理模块，用于将接收到的AD采样信号，进行频谱搬移和下采样的时域处理，再将各时域重复单元的时域信号转换为频域信号，并将接入序列所占子载波信号提取出来，得到各时域重复单元的频域特征信号，输出至阈值计算模块、快速筛选模块和低门限接入模块；阈值计算模块，用于计算各时域重复单元的频域特征信号的平均功率，并按预置表乘以阈值系数，得到有效信号检测的阈值，输出至时域解调模块；快速筛选模块，用于选择一个单次时域重复单元的频域信号输出至快速相关模块，并将所有的根序列索引值依次输出至快速相关模块，再将快速相关模块输出的所有根序列的频域相关结果变换到时域，求出每个频域相关结果能量最大的峰值，作为对应根序列与接收信号的相关性结果，并从大到小依次排列输出至低门限接入模块；快速相关模块，用于将一个单次时域重复单元的频域特征信号，每次与一个根序列索引值产生的根序列频域信号进行相关运算，得到频域相关结果，输出至快速筛选模块；还用于将低门限接入模块输出的全部时域重复单元的频域信号，分别与每个根序列索引值产生的根序列频域信号依次进行相关运算，得到频域相关结果，输出至低门限接入模块；自适应接入控制模块，用于根据不同的接入前导序列格式，计算一次接入时机支持的最大同时接入用户数，输出至低门限接入模块；低门限接入模块，用于根据自适应接入控制模块得到的最大同时接入用户数N
max
，找出快速筛选模块输出的排列的前N
max
个根序列，将其中的每个根序列索引值和全部时域重复单元的频域信号输出至快速相关模块，并将快速相关模块输出的频域相关结果变换到时域，并对全部时域相关结果进行平均处理，得到对应根序列与接收信号的时域相关结果，求出能量最大的峰值和峰值位置，输出至时域解调模块和频域解调模块；时域解调模块，用于对低门限接入模块得到的N
max
个根序列的能量峰值，与阈值计算模块得到的阈值进行比较，对每个高于阈值的能量峰值，判断为存在以对应根序列发送的用户接入请求，将对应的根序列索引值输出给频域解调模块，并利用峰值位置换算出对应根序列的时间偏移值，进而得到用户的上行定时偏移，完成接入信道的时间解调；频域解调模块，用于对时域解调模块得到的存在接入请求的每个根序列，根据各时域重复单元的时域相关结果和能量峰值位置，计算接收信号的频率偏差估计值，作为用户的频偏反馈结果，完成接入信道的频率解调。2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星通信系统多用户低门限接入解调装置，其特征在于，快速相关模块包括以下组成：本地序列生成参数预置表模块，用于根据不同根序列的索引值i，存储和查找本地序列的生成参数，包括序列号U、逆序列索引V、本地根序列初始值X
u0
和本地根序列长度，将序列号U、逆序列索引V和本地根序列长度输出至CORDIC索引值计算模块，将本地序列初始值X
u0
输出至快速相关频域处理模块；CORDIC索引值计算模块，用于根据本地序列生成参数预置表模块的输出参数，计算得到快速CORDIC运算预置表的索引值，输出至快速CORDIC运算预置表模块；快速CORDIC运算预置表模块，用于根据所有可能的本地根序列长度，存储所有可能的本地根序列频域上的相位旋转结果，并根据CORDIC索引值计算模块得到的索引值，输...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯昊轩，马西锁，张志丽，王力权，王力男，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：