[发明专利]鸿雁低轨通信卫星信号发射方法

说明书

本发明涉及一种鸿雁低轨通信卫星信号发射方法，基于FPGA+ARM架构硬件，依据鸿雁用户链路空口协议，对用户通信电文依次进行加扰、LDPC编码、组帧、基带成型、调制及DAC转换，然后上变频至射频频点，并进行功率放大，最后通过天线发射给卫星。该方法适应多种不同的数据速率，可以根据数据速率自适应调整发射信号功率；此外，由于低轨卫星相对地面运行速度快，造成的多普勒较大，本发明能对多普勒进行了补偿，保证卫星接收口面频率准确度。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种鸿雁低轨通信卫星信号发射方法。

背景技术

低轨卫星通信系统由数百颗低轨卫星组成，可提供面向全球的智能终端通信、物联网、移动广播、导航增强、航空航海监视、宽带互联网接入等服务。2018年12月29日，鸿雁首颗试验星（以下简称首发星）在酒泉发射场发射成功，为用户提供数据交换、数据采集、数据广播等服务。

首发星为国内首颗低轨通信卫星，通信体制和星地接口规范皆为专门制定，目前国内外尚无专用的地面接收发射装置，为适应在轨测试需求，并为组网星进行技术验证，需要研发专属信号发射装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种鸿雁低轨通信卫星信号发射方法，解决多速率发射信号生成、动态功率控制、发射频率多普勒补偿等技术问题。

本发明所采用的技术方案为：

鸿雁低轨通信卫星信号发射方法，其特征在于：

基于FPGA+ARM架构硬件，依据鸿雁用户链路空口协议，对用户通信电文依次进行加扰、LDPC编码、组帧、基带成型、调制及DAC转换，然后上变频至射频频点，并进行功率放大，最后通过天线发射给卫星。

FPGA+ARM架构硬件包括ARM处理器、FPGA处理器、DAC转换器、射频通道和天线；

ARM处理器通过串口接收用户要发送的通信电文，通过串口任务解析后，按照鸿雁链路层协议进行组包，发送给FPGA处理器，同时将工作模式、数据速率、发射数据长度发送给FPGA处理器；

FPGA处理器对通信电文进行加扰、LDPC编码、组帧、基带成型及调制，将数字调制信号发送至DAC转换器；

DAC转换器完成信号的模数转换，将模拟中频信号发送至射频通道；

射频通道将中频信号上变频至L频段，并进行功率放大后发送至天线；

天线将L频段信号发送至卫星。

FPGA处理器将接收多普勒发送给ARM，ARM处理器进行发射频率补偿值计算，反馈给FPGA处理器。

用户待发射数据通过串口输入至ARM处理器，首先进行数据的CRC校验，然后进行串口协议解析。

FPGA处理器收到ARM处理器发射申请后打开功放，接收ARM处理器组包后的发射数据，缓存入RAM1，RAM1存储结束后进行数据加扰，加扰后的数据缓存入RAM2中，然后对RAM2中的数据进行LDPC编码，编码后的数据分为I、Q两路缓存入RAM3和RAM4，同时帧头和帧尾也缓存入RAM3和RAM4，然后对RAM3和RAM4中的数据进行DQPSK映射，再经过基带成型滤波器和低通滤波器，后与中频载波进行调制，生成数字调制信号发射出去，发射完毕后关闭功放。

多普勒频率补偿的具体步骤为：

首先ARM处理器采用滑窗方法对接收多普勒进行平滑，然后根据接收和发射频率比值进行尺度变换，获得发射频率应补偿的多普勒值，将该值写给FPGA处理器，FPGA处理器利用该值补偿发射载波NCO的频率控制字，获得实际的发射频率，通过DDS生成sin和cos调制载波，然后和基带成型后的发射数据进行调制，送至DAC进行数模转换后获得模拟中频信号。

射频通道对信号的处理具体为：