[发明专利]一种用于卫星通信信号的多普勒频偏的预补偿方法及系统

说明书

本发明实施例提供了一种用于卫星通信信号的多普勒频偏的预补偿方法，包括：利用经训练的神经网络模型预测当前时刻卫星轨道数据中的多个轨道参数，多个轨道参数包括半长轴、偏心率、轨道倾角、近地点辐角和平近点角；利用经训练的线性函数模块预测当前时刻卫星轨道数据中的升交点赤经参数；基于所述预测得到的半长轴、偏心率、轨道倾角、近地点辐角、平近点角和升交点赤经参数，确定卫星相对移动终端的相对位置和相对速度；根据卫星相对移动终端的相对位置和相对速度，对移动终端从所述卫星获得的接收信号对应的下变频信号进行多普勒频偏预补偿。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，更具体地说，涉及一种用于卫星通信信号的多普勒频偏的预补偿方法及系统。

背景技术

高动态是低轨卫星通信系统最大的特点之一，LEO卫星以约7km/s的速度移动，对于地面静止目标具有极高的相对运动速度，且LEO卫星绕地心作圆周运动，其与通信目标载体的径向速度是时变的，因此具有一定的相对加速度，这种载波多普勒的高动态导致低轨卫星通信系统需采用比高轨卫星通信系统或者地面通信系统更复杂的链路同步技术，卫星与终端的同步问题主要分为多普勒频偏预补偿、时延补偿、信号频偏补偿和相位补偿四个部分。卫星通信的预同步技术主要涉及多普勒频偏预补偿和信号频偏补偿，为保证可靠的通信，应获取卫星在可视范围内对地精度高的多普勒频偏。

现有技术一般以传统的基于信号恢复的角度去进行信号频偏估计与补偿，但是低轨卫星以高速度移动，与地面通信目标产生极大的相对运动速度，由此导致的多普勒频偏加大了用户终端的信号恢复难度，因此，针对高动态，大频偏及频偏变化率大的卫星系统而言，从信号恢复的角度很难进行快速信号频偏估计和补偿。而进行多普勒频偏估计与补偿是接入移动终端用户的前提。发明人在研究过程中发现，卫星的轨道数据是可以预测的，从而提出基于星历数据的预补偿算法，但是同时发现星历数据中的卫星轨道数据各个轨道参数变化规律不同，不易预测且预测出的结果存在很大误差，无法保证卫星的轨道数据精度，导致计算的多普勒频偏预补偿值不准确，使得补偿的效果不够好，大大降低后续对信号译码的准确性等问题。

因此，亟需一种提高多普勒频偏预补偿值精度，以进行准确的频偏预补偿的方法。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于卫星通信信号的多普勒频偏的预补偿方法及系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的第一方面，提供一种用于卫星通信信号的多普勒频偏的预补偿方法，包括：利用经训练的神经网络模型预测当前时刻卫星轨道数据中的多个轨道参数，多个轨道参数包括半长轴、偏心率、轨道倾角、近地点辐角和平近点角；利用经训练的线性函数模块预测当前时刻卫星轨道数据中的升交点赤经参数；基于所述预测得到的半长轴、偏心率、轨道倾角、近地点辐角、平近点角和升交点赤经参数，确定卫星相对移动终端的相对位置和相对速度；根据卫星相对移动终端的相对位置和相对速度，对移动终端从所述卫星获得的接收信号对应的下变频信号进行多普勒频偏预补偿。

在本发明的一些实施例中，所述根据卫星相对移动终端的相对位置和相对速度，对移动终端从所述卫星获得的接收信号对应的下变频信号进行多普勒频偏预补偿的步骤包括：获取移动终端从所述卫星获得接收信号时移动终端的位置信息和速度信息以及卫星相对移动终端的相对位置和相对速度，以确定多普勒频偏的预补偿值；基于所述多普勒频偏的预补偿值对移动终端获得的所述接收信号对应的下变频信号进行多普勒频偏预补偿。

在本发明的一些实施例中，所述经训练的神经网络模型包括多个LSTM神经网络单元，其中，所述多个轨道参数中的每个轨道参数对应一个LSTM神经网络单元。