无人机与卫星通信中基于两重相关的同步方法及相关设备技术

本申请提供一种无人机与卫星通信中基于两重相关的同步方法及相关设备，涉及卫星通信技术领域，其中方法包括：在无人机与卫星通信中，接收传输信号，所述传输信号的同步头包括ZC序列以及M序列；获取本地ZC序列以及本地M序列；基于所述本地ZC序列对所述传输信号中的ZC序列进行粗同步捕获，在粗同步捕获的基础上再对传输信号进行互相关与自相关两重相关，基于自相关序列得到频偏测量结果。能够利用ZC序列的特性完成传输信号的粗同步捕获从而缩小同步点的范围，相比于使用本地序列与传输信号进行互相关直接求得相关峰值点，能够有效抵抗互相关序列中的噪声对于频偏测量的干扰，从而提高信号同步的准确性。高信号同步的准确性。高信号同步的准确性。

【技术实现步骤摘要】
无人机与卫星通信中基于两重相关的同步方法及相关设备


[0001]本申请涉及卫星通信
，具体涉及一种无人机与卫星通信中基于两重相关的同步方法及相关设备。

技术介绍

[0002]在通信系统中，传输信号由同步头与有效数据组成，同步头是一种分辨传输信号开头的同步序列，会占用时域资源，如果同步头的导频序列变长，用于传输有效数据的导频序列将变少，因此实际系统中为了保证系统传输效率，会尽量压缩同步头的导频序列的长度。
[0003]在导频序列长度受限的前提下于接收端进行同步时，由于低轨卫星通信系统信道具有多普勒频移大、信噪比低以及存在多径效应等特性，传统的针对同步头导频序列的信号同步的方法为分段共轭相关，使用分段共轭相关的方法在上述情景下的抗噪声性能偏差，难以获取到准确的频偏测量结果，从而导致信号同步的准确性较低。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种无人机与卫星通信中基于两重相关的同步方法及相关设备，在同步头导频序列长度受限的情况下，采用两重相关叠加的方法完成同步，能够更有效地抵抗噪声，获取到准确的频偏测量结果，从而可以提高信号同步的准确性。
[0005]第一方面，本申请提供了一种无人机与卫星通信中基于两重相关的同步方法，应用于接收端，所述方法包括：在无人机与卫星通信中，接收传输信号，所述传输信号的同步头包括ZC序列以及M序列；获取本地ZC序列以及本地M序列；基于所述本地ZC序列对所述传输信号中的ZC序列进行粗同步捕获，得到若干个位置模糊点；分别将所述若干个位置模糊点作为起始位置，使用所述本地M序列与不同所述起始位置的所述传输信号的M序列共轭相乘，得到互相关序列；对所述互相关序列进行自相关共轭相乘并求和，得到自相关序列；基于所述自相关序列进行频偏测量，得到频偏测量结果。
[0006]通过采用上述技术方案，能够利用ZC序列的特性完成传输信号的粗同步捕获从而缩小同步点的范围；在粗同步捕获的基础上再对传输信号进行互相关与自相关两重相关，基于自相关序列得到频偏测量结果，相比于使用本地序列与传输信号进行互相关直接求得相关峰值点，能够有效抵抗互相关序列中的噪声对于频偏测量的干扰，从而提高信号同步的准确性。
[0007]可选的，所述对所述互相关序列进行自相关共轭相乘并求和，得到自相关序列之前，还包括：将所述互相关序列邻近的若干个信号进行矢量叠加，得到第一互相关序列；
所述对所述互相关序列进行自相关共轭相乘并求和，得到自相关序列，包括：对所述第一互相关序列进行自相关共轭相乘并求和，得到自相关序列。
[0008]通过采用上述技术方案，将互相关序列的邻近的若干个信号进行矢量叠加，将得到的第一互相关序列作为互相关序列完成后续步骤，能够降低二维矩阵形式的互相关序列的长度，从而降低后续自相关共轭相乘并求和的计算量。
[0009]可选的，所述基于所述自相关序列进行频偏测量，得到频偏测量结果，包括：对所述自相关序列进行矢量叠加，得到相关功率数值，所述相关功率数值包括每个所述位置模糊点对应的幅度；求取所述相关功率数值中最大幅度的位置，得到最佳采样点；基于所述最佳采样点与所述自相关序列的相位差进行频偏测量，得到频偏测量结果。
[0010]通过采用上述技术方案，能够通过计算相关功率数值的方式确定最佳采样点，再通过自相关序列的相位差与最佳采样点得到频偏测量结果，能够从若干个位置模糊点附近得到最佳采样点，进而实现准确的频偏测量。
[0011]可选的，所述对所述自相关序列进行矢量叠加，得到相关功率数值，包括：使用相关功率数值计算公式对所述自相关序列进行矢量叠加，得到所述若干个位置模糊点对应的相关功率数值；所述相关功率数值计算公式为：其中，p为所述若干个位置模糊点的取值；Xcorr_avg(p)为所述若干个位置模糊点对应的相关功率数值；LP为所述自相关序列的长度；le为所述自相关序列的长度的取值；corr_seq为所述自相关序列；P为所述若干个位置模糊点的数量。
[0012]通过采用上述技术方案，能够根据相关功率数值计算公式，准确求取每个位置模糊点对应的相关功率数值，便于后续能够找到准确的最佳采样点。
[0013]可选的，所述求取所述相关功率数值中最大幅度的位置，得到最佳采样点，包括：使用最大幅度计算公式求取所述相关功率数值中最大幅度的位置，得到最佳采样点；所述最大幅度计算公式为：[maxV，maxPOS]＝Max(Xcorr_avg(p))，p＝1，2，
…
，P；其中，p为所述若干个位置模糊点的取值；Xcorr_avg(p)为所述相关功率数值；maxPOS为所述相关功率数值中最大幅度的位置，P为所述若干个位置模糊点的数量。
[0014]通过采用上述技术方案，遍历筛选得到相关功率数值中最大幅度的位置，能够找到准确的最佳采样点，提高后续频偏测量结果的准确性。
[0015]可选的，所述基于所述最佳采样位置与所述自相关序列的相位差进行频偏测量，得到频偏测量结果，包括：计算所述最佳采样点对应的相关向量；基于所述相关向量，计算所述自相关序列的相位差；基于所述自相关序列的相位差，计算频偏测量结果。
[0016]通过采用上述技术方案，根据求得的最佳采样点，返回自相关序列计算序列前后相位差，从而得到频偏测量结果，能够减少互相关序列对于频偏测量结果的干扰，提高频偏
测量结果的准确性与可靠性。
[0017]可选的，使用相关向量计算公式计算所述最佳采样点对应的相关向量；所述相关向量计算公式为：corr_sig＝corr_seq(maxPOS,:)；其中，corr_sig为所述最佳采样点对应的相关向量；corr_seq(maxPOS,:)为所述最佳采样点对应的自相关序列；所述基于所述相关向量，计算所述自相关序列的相位差，包括：基于所述相关向量，使用相位角公式计算所述自相关序列的相位差；所述相位角公式为：其中，theta为所述自相关序列的相位差，angle为相位角计算函数；LP为所述自相关序列的长度；le为所述自相关序列的长度的一半的取值；corr_sig为所述最佳采样点对应的相关向量；所述基于所述自相关序列的相位差，计算频偏测量结果，包括：基于所述自相关序列的相位差，使用频偏计算公式计算频偏测量结果；所述频偏计算公式为：其中，foe为所述频偏测量结果；theta为所述自相关序列的相位差；LP为所述自相关序列的长度；OP为所述自相关序列的信号叠加数量；fs为所述传输信号的采样频率。
[0018]通过采用上述技术方案，以最佳采样点以及自相关序列为基础，通过求取相位差的形式求得频偏测量结果，能够提高频偏测量结果的准确性，以实现传输信号的准确同步。
[0019]第二方面，本申请提供了一种无人机与卫星通信中基于两重相关的同步装置，应用于接收端，所述装置包括：传输信号接收模块，用于在无人机与卫星通信中，接收传输信号，所述传输信号的同步头包括ZC序列以及M序列；本地序列获取模块，用于获取本地ZC序列以及本地M序列；粗同步捕获模块，用于基于所述本地ZC序列对所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机与卫星通信中基于两重相关的同步方法，其特征在于，应用于接收端，所述方法包括：在无人机与卫星通信中，接收传输信号，所述传输信号的同步头包括ZC序列以及M序列；获取本地ZC序列以及本地M序列；基于所述本地ZC序列对所述传输信号中的ZC序列进行粗同步捕获，得到若干个位置模糊点；分别将所述若干个位置模糊点作为起始位置，使用所述本地M序列与不同所述起始位置的所述传输信号的M序列共轭相乘，得到互相关序列；对所述互相关序列进行自相关共轭相乘并求和，得到自相关序列；基于所述自相关序列进行频偏测量，得到频偏测量结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述互相关序列进行自相关共轭相乘并求和，得到自相关序列之前，还包括：将所述互相关序列邻近的若干个信号进行矢量叠加，得到第一互相关序列；所述对所述互相关序列进行自相关共轭相乘并求和，得到自相关序列，包括：对所述第一互相关序列进行自相关共轭相乘并求和，得到自相关序列。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述自相关序列进行频偏测量，得到频偏测量结果，包括：对所述自相关序列进行矢量叠加，得到相关功率数值，所述相关功率数值包括每个所述位置模糊点对应的幅度；求取所述相关功率数值中最大幅度的位置，得到最佳采样点；基于所述最佳采样点与所述自相关序列的相位差进行频偏测量，得到频偏测量结果。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述自相关序列进行矢量叠加，得到相关功率数值，包括：使用相关功率数值计算公式对所述自相关序列进行矢量叠加，得到所述若干个位置模糊点对应的相关功率数值；所述相关功率数值计算公式为：其中，p为所述若干个位置模糊点的取值；Xcorr_avg(p)为所述若干个位置模糊点对应的相关功率数值；LP为所述自相关序列的长度；le为所述自相关序列的长度的取值；corr_seq为所述自相关序列；P为所述若干个位置模糊点的数量。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述求取所述相关功率数值中最大幅度的位置，得到最佳采样点，包括：使用最大幅度计算公式求取所述相关功率数值中最大幅度的位置，得到最佳采样点；所述最大幅度计算公式为：[maxV，maxPOS]＝Max(Xcorr_avg(p))，p＝1，2，
…
，P；其中，p为所述若干个位置模糊点的取值；Xcorr_avg(p)为所述相关功率数值；maxPOS为所述相关功率数值中最大幅度的位置，P为所述若干个位置模糊点的数量。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述最佳采样位置与所述自相关

【专利技术属性】
技术研发人员：熊军，郭晓峰，熊承扬，马杰，孙作亮，付京燕，
申请(专利权)人：西安宇飞电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：