本技术介绍了一种针对低轨卫星短突发信号的高效捕获方案,涵盖以下步骤:S1,将卫星信号暂存于信号缓存中,直至缓存样点长度超过CW字段长度;S2,从信号缓存中提取数据进行处理。
背景技术
目前各国的低轨卫星处于蓬勃发展的阶段,低轨卫星通过向地面用户播发短时突发的通信信号,以实现与地面用户的通信功能。由于低轨卫星轨道低、速度快导致L波段卫星信号的多普勒频移达到±50KHz,功率波动达到15dB,卫星可见时间更短,因此低轨卫星播放的短突发信号均通过播发前置短时连续波便于接收机快速进行载波频率捕获,通常低轨短突发卫星信号的结构如图2所示,同步头由导频CW(连续波)字段和导频PRN字段构成,前者用于载波同步频率捕获,后者用于位同步时间捕获,同步头的波形示意图如图3所示。单载波频率捕获采用PMF-FFT算法(部分匹配滤波-快速傅里叶变换),计算量正比于(T*fs
)*log2(T*fs
),所需资源量较小;而位同步时间捕获采用多相关器并行匹配滤波,计算量正比于,所需资源量大,T为搜索信号时间长度,fs
为信号样点速率。低轨卫星采用波束合成技术,为了满足大带宽传输要求,地面接收终端有时需要同时接收多个波束的短突发卫星信号,接收终端需要同时捕获多个卫星信号,这对终端的实时处理能力提出了极高的要求,否则将造成接收信号阻塞或者丢帧问题。
短突发信号的捕获包括频率捕获和时间捕获两个不同的阶段,经典的频率捕获的PMF-FFT算法输出的检测量采用恒虚警准则进行门限检测,检测量高于门限值则判定为频率捕获成功,频率捕获成功后将卫星信号滑动Tcw
(导频CW字段持续时长)长度的数据后,转入时间捕获阶段;否则判定为频率捕获失败,滑动Tpmf
(部分匹配滤波的时长)长度的数据后,再进行检测判决。但这会导致时间同步搜索宽度的随着接收信号功率而变化,从图4中可以看出信号功率弱时,时间同步搜索宽度较小,图5中可以看出信号功率强时,时间同步搜索宽度反而变得更大。接收机为了保证一定的捕获灵敏度,通常需要设置较小的捕获门限,这会导致位同步时间捕获所需的计算量大,会浪费大量的运算资源和运算时间,降低接收机的实时处理能力。因此,如何设计合理的频率捕获检测方法,使时间同步搜索宽度不随接收信号功率变化而变化,始终保持固定和最优的搜索宽度,将简化接收机捕获模块的设计,降低捕获模块的运算量,使捕获实时处理能力保持稳定是急需解决的技术问题。
实现思路