[发明专利]一种低轨卫星物联网短时突发载波捕获方法及系统

说明书

本发明提出了一种低轨卫星物联网短时突发载波捕获方法及系统。该方法为：对接收的短时突发载波信号采用滑动窗口依次滑动取样；将每次滑动后的接收信号中前导序列部分a与本地序列b做相关运算得到相关信号c；将每个相关信号c进行FFT变换至频域；计算每个FFT变换后相关信号c的峰均比；取所有相关信号c中最大的k个峰均比，将其对应滑动数作为偏移帧头；依次验证所述k个峰均比，得到最终捕获结果。该低轨卫星物联网短时突发载波捕获方法能够高效可靠地捕获到信号帧头，以实现载波同步。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种低轨卫星物联网短时突发载波捕获方法及系统。

背景技术

在未来通信网络中，低轨卫星通信网络起着越来越重要的作用。低轨卫星通信网络具备许多网络系统所不具备的优越性：相对于地面无线通信系统，低轨卫星通信系统覆盖面广、抗毁灭性强；相对于中高轨卫星通信系统，低轨卫星通信系统组网灵活，卫星运行轨道低，星地链路传输时延较小。卫星通信系统与地面通信系统同为电信产业的组成部分，两者互为补充。低轨卫星通信具有星地延迟小、路径损耗小、终端可小型化等优点，受到各国卫星移动通信发展的重视。

随着5G建设的开启，以及NB-IoT、LoRa等物联网通信标准的推出，万物互联已具有现实意义。但是，这些无线物联网技术仍需要海量基础设施的支持，而且在沙漠、海洋等地域存在建设难题和经济可行性问题。作为万物互联有力补充的低轨卫星物联网，不受地理环境约束，实时全球覆盖，可提供高带宽、低时延的海量连接。但是，低轨卫星传输信道是低信噪比、高动态的，信道状态差导致时间、频率不准确，信号的可靠且有效传输是待解决的关键问题。同步的目标在于卫星天线端口实现终端信号的时间、频率与卫星基准时间、频率对齐，避免终端信号间发生碰撞，保障有限资源内多终端信号高效、有序的传输。对于短突发信号，如何快速捕获帧头，实现信号传输的同步，是降低处理时延、可靠传输的关键技术，具有实际研究价值。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种低轨卫星物联网短时突发载波捕获方法及系统。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种低轨卫星物联网短时突发载波捕获方法，包括以下步骤：

对接收的短时突发载波信号采用滑动窗口依次滑动取样；

将每次滑动后的接收信号中前导序列部分a与本地序列b做相关运算得到相关信号c；

将每个相关信号c进行FFT变换至频域；

计算每个FFT变换后相关信号c的峰均比；

取所有相关信号c中最大的k个峰均比,k为正整数，将其对应滑动数作为偏移帧头；

利用所述k个峰均比对应的偏移帧头和频偏依次对所述k个峰均比对应的滑动后的信号进行验证，解调出信号得到最终捕获结果。

该低轨卫星物联网短时突发载波捕获方法能够高效可靠地捕获到信号帧头，以实现载波同步。

优选的,取所有相关信号c中最大的3个峰均比。

该低轨卫星物联网短时突发载波捕获方法的优选方案：采用滑动窗口取样时，每次滑动m个符号，m为正整数，依次滑动寻找帧头，使其与本地序列最大程度对齐。

该低轨卫星物联网短时突发载波捕获方法的优选方案：将相关信号c尾部补零至2ⁿ点后再进行FFT变换，n为正整数，2ⁿ短时突发载波信号实际频点数。将相关信号c进行FFT变换至频域，易于编程实现并行结构。

获得最大相关峰对应的频域点数p，若p2ⁿ/2，则频偏＝-(2ⁿ-p)*fs/2ⁿ；若p2ⁿ/2，频偏＝p*fs/2ⁿ。