本发明专利技术提供了基于Ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号产生、接收方法，涉及卫星通信技术领域。信号产生方法包括采用三维TPC编码器对待发送的数据信息进行编码；利用超长扩频码对编码后的信息进行扩频调制；将扩频调制后的码片进行处理，输出Ku频段信号，发送给卫星。信号接收方法包括：接收卫星信号，进行扩频码捕获；完成最佳采样恢复和载波相位恢复；通过译码器对载波相位恢复后的信号进行迭代译码，得到译码后数据，完成信号接收。本发明专利技术可以有效减少猝发信号的持续时间长度，实现微弱功率、极低信噪比信号的低复杂度接收，特别适用于通信速率低、信号功率极低、系统频率偏差大、具有单向通信需求的猝发卫星通信系统。
1、在卫星功率严格受限的ku频段猝发卫星通信系统中，下行信号下行链路衰减约206db，宽波束天线的增益很小，约-4dbi。因此，接收机接收的信号功率很小，低于-130dbw，这就对接收机的灵敏度要求很高。在天通卫星通信系统中，卫星下行链路衰减约200db，手机天线增益大于0dbi。相比于天通卫星通信系统下行链路，ku卫星通信系统宽波束天线下行链路增益减小10db，并且天通卫星下行波束为点波束，波束增益较大。因此，ku频段宽波束天线接收机接收信号的功率远小于天通手机接收信号的功率，工程上要求ku频段宽波束天线接收机的灵敏度高于天通手机接收机的灵敏度，需要通过超大扩频比的扩频增益提升微弱信号的接收性能。另外，ku频段卫星通信系统上行频率14ghz，下行链路12ghz，天通卫星通信系统上行频率6ghz，下行链路4ghz，ku频段卫星通信系统频率偏差更大，低速信号接收的难度更高。
2、直接序列扩频通信是将发送信号在频域展开，即用高速伪随机码对需要传送的低速率信息码流进行扩频调制，使得用来传输的信号带宽远大于信息本身的带宽。传统的扩频信号采用大m序列、小m序列、混沌序列等伪随机序列作为扩频码，这些序列在超大扩频比扩频通信系统中，扩频码相位太多，扩频码同步需要fpga芯片的数字信号处理资源很多，工程上实现复杂度很高。传统的基于锁相环的定时恢复方法、载波恢复方法，具有收敛时间长、开销大的特点，不适用于猝发通信系统。
>技术实现思路1、本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
中的不足之处，提供基于ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号产生、接收方法。本专利技术降低了工程实现复杂度、猝发信号的持续时间以及解调性能损失。
2、本专利技术采用的技术方案为：
3、基于ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号产生方法，包括以下步骤：
4、步骤101，采用三维tpc编码器对待发送的数据信息进行编码；
5、步骤102，利用超长扩频码对编码后的信息进行扩频调制；
6、步骤103，将扩频调制后的码片进行bpsk映射、成型滤波、数模转换，然后进行中频调制、上变频、功率放大，输出ku频段信号，发送给卫星。
7、进一步地，所述三维tpc编码器按照x轴向、y轴向、z轴向的顺序进行编码，并依次输出编码后的校验位和信息位，其中，x轴和y轴采用的子码是扩展汉明码，z轴采用的子码是奇偶校验码，三维tpc编码器输入长度为114比特，输出长度为342比特。
8、进一步地，所述超长扩频码由gold序列重复n次组成，n的取值范围为100～300；扩频调制时，编码后的每个信息的起始位置与第一个gold序列的第一个码片对齐，编码后的每个信息的结束位置与第n个gold序列的最后一个码片对齐。
9、基于ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号接收方法，用于接收上述方法产生的信号，包括以下步骤：
10、步骤201，通过宽波束天线接收卫星下行ku频段信号，依次进行模拟放大、下变频、模数变换、数字放大，然后进行扩频码捕获；
11、步骤202，启动多个相关器，产生多路解扩后的符号，从中选出最佳符号，完成最佳采样恢复；
12、步骤203，进行两次开环载波相位补偿，完成载波相位恢复；
13、步骤204，通过译码器对载波相位恢复后的信号进行迭代译码，得到译码后数据，完成信号接收。
14、进一步地，步骤201中，扩频码捕获的具体方式为：
15、将长度为m的gold序列与数字放大后的两倍采样信号进行相关运算，每输入1个采样信号都进行一次相关运算corr，长度为m的gold序列共有2m个采样信号，产生2m个相关值；m的取值为63、127、255或511；
16、每2m个相关值作为一组，将第1组至第a组相关值对应位置的数值累加后产生第一组相干值，第a+1组至第2a组相关值对应位置的数值累加后产生第二组相干值，依此类推，共产生b组相干值；a的取值范围为1～16，b的取值范围为480～512；
17、对b组相干值再进行数字放大，然后存入缓存；
18、对缓存中的b组相干值中的每组相干值的第1个数进行组合，做p点fft运算，p的取值为512、1024或2048，找出fft运算后的最大值；依次将每组相干值的第2个数、第3个数至第2m个数分别组合，分别做p点fft运算，并找出fft运算后的最大值，共得到2m个最大值；
19、将2m个最大值中的最大值在2m个位置中所对应的位置与本地扩频码相位对齐，完成扩频码捕获同步。
20、进一步地，步骤202的具体方式为：
21、本地扩频码每间隔1/r个扩频前符号启动一路相关器，r的取值为4、8或16，共启动r个相关器，依次并行产生r路解扩后的符号；
22、计算r路解扩后的符号的功率值，将功率值最大的1路符号作为解扩后的最佳符号，完成最佳采样恢复。
23、进一步地，步骤203的具体方式为：
24、以第一个符号的相位为参考，从前向后进行第一次开环载波相位补偿，将相位补偿后的符号存入存储器；
25、以第一次开环载波相位补偿的最后一个符号的相位为参考，相位变换后，从后向前进行第二次开环载波相位补偿，完成载波相位恢复；其中，相位变换的方式如下：
26、对符号的虚部取反；
27、将取反后的虚部除以实部，得到商；
28、对商取反正切，完成相位变换。
29、进一步地，所述译码器包括串行循环迭代的x-子译码器、y-子译码器和z-子译码器，x-子译码器、y-子译码器和z-子译码器均为软输入软输出子译码器；
30、在每一个循环流程的第一次迭代中，载波恢复后的数据首先输入给x-子译码器，然后，载波恢复后的数据经过延时后再与x-子译码器输出的软外信息一同传给y-子译码器，接着，载波恢复后的数据再经延时后再与y-子译码器输出的软外信息一同传给z-子译码器；在后续迭代中，载波恢复后的数据不再输入，z-子译码器输出的软外信息传给x-子译码器，x-子译码器、y-子译码器和z-子译码器串行工作，前一个子译码器输出的软外信息传给下一个子译码器；当达到迭代次数i后，译码器输出译码后的数据，i的取值范围为20～50；下一个循环流程的第一次迭代中，载波恢复后的数据再次输入给译码器；
31、其中，x-子译码器和y-子译码器采用软入软出cyclic-2 pml算法，z-子译码器采用软入软出奇偶校验译码算法；z-子译码器输出的软外信息与修正因子相乘后输入给x-子译码器，的取值范围为0.3至0.5；x-子译码器输出的软外信息与修正因子相乘后输入给y-子译码器，的取值范围为0.7至0.8；y-子译码器输出的软外信息与修正因子相乘后输入给z-子译码器，的取值范围为0.7至0.8。
32、本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于Ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号产生方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于Ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号产生方法，其特征在于，所述三维TPC编码器按照x轴向、y轴向、z轴向的顺序进行编码，并依次输出编码后的校验位和信息位，其中，x轴和y轴采用的子码是扩展汉明码，z轴采用的子码是奇偶校验码，三维TPC编码器输入长度为114比特，输出长度为342比特。
3.根据权利要求1所述的基于Ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号产生方法，其特征在于，所述超长扩频码由GOLD序列重复N次组成，N的取值范围为100～300；扩频调制时，编码后的每个信息的起始位置与第一个GOLD序列的第一个码片对齐，编码后的每个信息的结束位置与第N个GOLD序列的最后一个码片对齐。
4.基于Ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号接收方法，其特征在于，用于接收如权利要求1所述方法产生的信号，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于Ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号接收方法，其特征在于，步骤201中，扩频码捕获的具体方式为：
6.根据权利要求4所述的基于Ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号接收方法，其特征在于，步骤202的具体方式为：
7.根据权利要求4所述的基于Ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号接收方法，其特征在于，步骤203的具体方式为：
8.根据权利要求4所述的基于Ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号接收方法，其特征在于，所述译码器包括串行循环迭代的X-子译码器、Y-子译码器和Z-子译码器，X-子译码器、Y-子译码器和Z-子译码器均为软输入软输出子译码器；
...
【技术特征摘要】
1.基于ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号产生方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号产生方法，其特征在于，所述三维tpc编码器按照x轴向、y轴向、z轴向的顺序进行编码，并依次输出编码后的校验位和信息位，其中，x轴和y轴采用的子码是扩展汉明码，z轴采用的子码是奇偶校验码，三维tpc编码器输入长度为114比特，输出长度为342比特。
3.根据权利要求1所述的基于ku频段宽波束天线的超高灵敏度信号产生方法，其特征在于，所述超长扩频码由gold序列重复n次组成，n的取值范围为100～300；扩频调制时，编码后的每个信息的起始位置与第一个gold序列的第一个码片对齐，编码后的每个信息的结束位置与第n个gold序列的最后一个码片对齐。
4....
【专利技术属性】
技术研发人员：张金贵，潘申富，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。