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适用于卫星通信的多相滤波采样方法技术

技术编号:44974688 阅读:2 留言:0更新日期:2025-04-12 01:50
本发明专利技术提供一种适用于卫星通信的多相滤波采样方法,包括:接收原始调制信号并转换为数字信号序列;提取信号特征向量并生成处理配置参数;执行正交分解生成I/Q信号对并进行过采样;初始化多相滤波器并生成最优滤波器系数;进行相位校准和滤波;确定插值系数并执行多级整数插值和混合精度分数插值;配置动态缓存系统;执行相位重排序和合成;执行频谱分析并生成优化参数。本发明专利技术实现了高精度信号处理,具有自适应能力和资源高效利用特性,显著提升了卫星通信系统性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卫星通信领域,尤其是一种适用于卫星通信的多相滤波采样方法


技术介绍

1、卫星通信作为现代通信系统的重要组成部分,在全球通信、远程感知和灾害救援等领域发挥着不可替代的作用。随着卫星通信技术向高通量、多模式、低延迟方向发展,信号处理系统面临着严峻挑战。多相滤波采样技术作为解决这些挑战的关键技术,能够在有限资源条件下实现高效率、高精度的信号处理,对提升卫星通信系统的频谱利用率、抗干扰能力和信号质量具有重要意义。尤其是在新一代卫星星座网络中,终端设备需要同时处理来自不同轨道高度、不同通信协议的卫星信号,多相滤波采样技术的优化将直接影响系统整体性能和用户体验质量。

2、当前卫星通信中的多相滤波采样技术主要基于传统的多速率数字信号处理理论,普遍采用固定结构的多相滤波器组和简单的采样率转换算法。现有系统通常使用预置参数配置方案,难以根据实时信号特性和信道条件进行自适应调整。在滤波器设计方面,大多采用窗函数法或频率采样法设计fir滤波器,相位线性度和带内纹波控制存在明显不足。采样率转换通常局限于2n倍变换,缺乏灵活的分数比例变换能力。数据缓存管理多采用固定长度分段策略,未考虑信号特性和系统资源状态。传统相位校准方法主要依赖固定系数补偿,对随机相位噪声的适应性较差。系统性能监测多基于单一指标评估,缺乏全面的多维性能表征机制。大多数现有系统采用开环配置模式,一旦参数设定便难以根据实际运行状况进行动态调整。

3、现有卫星通信多相滤波采样技术面临多项具体技术挑战。首先,针对符号速率范围广的多种调制信号,现有特征提取技术在低信噪比环境下识别准确率急剧下降,特别是对高阶调制信号的识别成功率低于40%。其次,传统希尔伯特变换在处理psk/fsk信号时相位误差典型值为±0.05弧度,而更复杂的qam/apsk信号处理相位误差更大,严重影响高阶调制信号的解调性能。第三,常规多相滤波器设计缺乏对相位敏感度的考量,使不同调制类型信号受到不均衡的相位失真,特别是在多普勒频偏条件下,相位校准精度难以控制在0.5度以内。第四,现有插值算法在信号边界处易产生振荡和失真,边界处插值误差通常比中间区域高3-5倍,严重影响短帧突发信号的处理质量。第五,固定精度计算架构导致计算资源分配不均,低能量通道占用过多资源而高能量通道精度不足,系统整体信噪比受到1-3db的不必要损失。第六,缺乏基于信号周期特性的自适应数据分段策略,导致缓存利用率普遍低于60%,同时处理延迟波动范围达±15ms,不利于对时间敏感业务的支持。第七,多相数据合成过程中,通道交界处相位连续性控制不足,传统方法相位跳变通常在±0.3度范围内,对高阶相位调制信号质量产生明显影响。最后,系统缺乏闭环自优化能力,参数调整多依赖人工干预,在轨道变化和天气条件变化等动态环境下适应性不足,系统长期运行稳定性难以保证。


技术实现思路

1、专利技术目的,提供一种适用于卫星通信的多相滤波采样方法,以期能够解决现有技术存在的至少一个技术问题。

2、技术方案,适用于卫星通信的多相滤波采样方法,包括如下步骤:

3、接收原始调制信号并转换为数字信号序列;

4、提取数字信号序列的信号特征向量;

5、根据信号特征向量生成信号处理配置参数集;

6、对数字信号序列执行正交分解得到i/q信号对;

7、对i/q信号对进行过采样处理生成过采样信号对;

8、根据过采样信号对和信号处理配置参数集生成最优滤波器系数集并将过采样信号对分解为多相信号矩阵;

9、根据最优滤波器系数集对多相信号矩阵进行滤波和校准得到滤波后多相信号矩阵和通道能量向量;

10、根据滤波后多相信号矩阵和通道能量向量执行多级插值处理生成分数插值信号矩阵和频谱特性向量;

11、根据频谱特性向量对分数插值信号矩阵进行缓存、重排序和相位合成,得到合成信号序列和信号质量指标。

12、有益效果,本专利技术通过多级级联的信号处理架构建立了完整的信号处理闭环,使得系统整体适应性远超传统固定参数系统,能够在信道条件变差时仍保持较高的性能水平;通过贯穿各环节的资源优化策略在保证信号质量的同时降低了计算资源需求;建立了完整的性能监测与自优化机制,提高了系统稳定性,提升了卫星通信中的信号质量,降低了维护成本。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,提取数字信号序列的信号特征向量的步骤包括:

3.根据权利要求2所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,生成信号处理配置参数集的步骤包括:

4.根据权利要求3所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,对I/Q信号对进行过采样处理的步骤包括:

5.根据权利要求4所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,将过采样信号对分解为多相信号矩阵;根据最优滤波器系数集对多相信号矩阵进行滤波和校准的步骤包括:

6.根据权利要求5所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,对多相信号矩阵应用自适应相位偏移算法进行相位校准的步骤包括:

7.根据权利要求5所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,根据滤波后多相信号矩阵和通道能量向量执行多级插值处理的步骤包括:

8.根据权利要求7所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,应用混合精度分数插值算法的步骤包括:

9.根据权利要求1所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,对分数插值信号矩阵进行缓存的步骤包括:

10.根据权利要求9所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,对分数插值信号矩阵进行重排序和相位合成的步骤包括:

...

【技术特征摘要】

1.适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,提取数字信号序列的信号特征向量的步骤包括:

3.根据权利要求2所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,生成信号处理配置参数集的步骤包括:

4.根据权利要求3所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,对i/q信号对进行过采样处理的步骤包括:

5.根据权利要求4所述的适用于卫星通信的多相滤波采样方法,其特征在于,将过采样信号对分解为多相信号矩阵;根据最优滤波器系数集对多相信号矩阵进行滤波和校准的步骤包括:

6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱邦兵李晨朱庆浩张超
申请(专利权)人:南京控维通信科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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