[发明专利]鸿雁低轨通信卫星信号接收方法

权利要求书

1.鸿雁低轨通信卫星信号接收方法，其特征在于：

基于FPGA+ARM架构硬件，接收鸿雁首颗试验星低轨卫星L频段通信信号，对L频段信号进行低噪声放大，并下变频至中频频段，完成信号的模数转换，再将中频数字信号依据空口协议，完成对信号的捕获、同步、译码和解扰，得到卫星通信电文，经通信协议解析和数据校验，最终送到串口输出；

FPGA+ARM架构硬件包括天线、射频通道、AD转换器、FPGA处理器和ARM处理器；

天线接收鸿雁低轨卫星L频段通信信号；

射频通道对L频段信号进行低噪声放大，并下变频至中频频段；

AD转换器完成信号的模数转换，再将中频数字信号送给FPGA处理器；

FPGA处理器依据空口协议，完成对信号的捕获、同步、译码和解扰，得到卫星通信电文，发送至ARM处理器；

ARM处理器完成信号的码跟踪和载波跟踪，进行通信协议解析和数据校验，最终送到串口输出；

FPGA处理器对信号的具体处理为：

中频数字信号进入FPGA处理器后，先对信号进行捕获，ARM处理器控制捕获流程的启动；捕获流程启动后，信号首先与本地复制载波NCO1的同相支路和 正交相支路进行混频实现载波剥离，再经过一级低通滤波器滤除和频分量，再根据速率档进行数据抽取滤波，得到同相、正交两路数据，对两路数据进行存储，同时对本地生成的C/A码进行存储；存储完毕后，将数据与C/A码进行相关，接着相关结果经过时间T的非相干积分后生成数据对I和Q，求平方后进行相加得到非相干积分幅值；遍历完所有存储的数据，输出最大捕获峰值与码相位信息给ARM处理器，即一次捕获结束；再进行频点遍历，不同速率档采用不同的频率步进，进行捕获流程；每次将捕获结果写给ARM处理器，频点遍历结束后，ARM处理器对捕获结果进行分析，当捕获峰值大于设定的阈值时，认为捕获成功，将此时对应的载波频率和码相位反馈给FPGA处理器；

FPGA用ARM处理器反馈的载波频率和码相位调整载波NCO2和码发生器2，完成信号的粗同步，对输入中频信号进行载波剥离和码剥离，并进行早码、准码和晚码共六路信号的积分相关，积分周期T，码间距1/2chip，得到的相关值送给ARM处理器进行信号跟踪，跟踪反馈的结果再写给FPGA处理器，精细调整本地复制载波频率和C/A码码相位，实现信号的精同步；

信号跟踪稳定后，提取原始数据，与帧头比较，恢复完整的数据包，然后对其进行LDPC译码和解扰，获得卫星通信电文。

2.根据权利要求1所述的鸿雁低轨通信卫星信号接收方法，其特征在于：

天线采用微带天线，接收和发射两层一体，并采用双馈提高轴比性能。

3.根据权利要求2所述的鸿雁低轨通信卫星信号接收方法，其特征在于：

射频通道对信号的具体处理为：

接收的卫星信号进入低噪放单元，首先进行滤波和放大，防止发射信号对低噪放进行阻塞，信号经一级放大后经镜像滤波器对镜像信号和发射信号进行滤波，再经一级放大后输出到下变频单元；在接收信号下变频之前增加一级放大和滤波，然后与本振进行混频，将L频段信号下变频至中频，再经放大和滤波后输出。

4.根据权利要求3所述的鸿雁低轨通信卫星信号接收方法，其特征在于：

ARM处理器控制捕获的启动，包括自动重捕机制和通过串口设置进行信号重捕；完成信号的码跟踪和载波跟踪，进行通信协议解析和数据校验，最终送到串口输出。