[发明专利]一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法

权利要求书

1.一种低轨卫星低信噪比高动态突发信号载波同步方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：假设已完成位同步及帧同步的信号为r(n)，让r(n)乘以长度N帧头导频已知导频符号c的共轭复数实现去调制，得到输出信号x(n)；

S2：对去调制的导频符号x(n)作快速傅里叶变换FFT，得到其幅频响应|X(k)|，并对幅频响应|X(k)|取最大值max(|R_m(k)|)；

S3：采用二次内差算法,进一步提高|X(k)|频谱能量最大值及相对应频率点的精度，其即为帧头导频更近似的频偏估计值；

S4：让r(n)乘以长度N帧尾导频已知导频符号c的共轭复数实现去调制，得到新的输出信号x(n)，并再次执行步骤S2-S3的计算过程，得到帧尾导频更近似的频偏估计值

S5：根据和得到多普勒频率变化率的估计值，利用得到的多普勒频偏及变化率的估计值对接收数据r(n)进行多普勒频偏及变化率校正，得到信号r₁(n)；

S6：将信号r₁(n)通过M-PSK有效调制数据作非线性变换实现数据去调制，得到信号y(n)；

S7：对信号y(n)做L点FFT变换得到Y(k)，其中k＝0,1,…,L-1，然后搜索Y(k)幅度最大处对应点k′_max；

S8：采用二次内差算法,进一步提高|Y(k)|频谱能量最大值及相对应频率点的精度，其为残余频偏更近似的频偏估计值；

S9：利用频偏估计值对信号r₁(n)残留频偏做进一步的精确校正，得到数据r₂(n)；

S10：将数据r₂(n)分别与帧头及帧尾导频的共轭复数相乘，并且分别累加求和，得到帧头导频中点到帧尾导频中间点的相位增量估计值；

S11：根据帧头导频中点的载波相位估计值和帧头导频中点到帧尾导频中间点的相位增量估计值，通过线性内插的方式得到突发数据帧r₂(n)的载波相位为

S12：对接收信号r₂(n)进行相位校正，最终得到载波相位同步后的解调数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述快速傅里叶变换FFT，对输入信号x(n)作FFT后为X(k)，其计算表达式为：

其中，n＝0,1,…,N-1，k为代表傅里叶变化后的第几个频谱点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次内差算法的步骤，包括：

步骤A.通过FFT运算,得到其频谱能量最大值及相对应的频率点(f_J,z_J),以及相邻的频率点(f_J-1,z_J-1)、(f_J+1,z_J+1),利用这3点构成二次曲线z；

步骤B.将上述3点代入二次曲线z，求出其系数a,b,c。通过求曲线z的最大值及其相应的频率点即为更近似的频偏估计值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述二次曲线z的计算表达式为：z＝af²+bf+c；所述频率点的计算表达式如下：

其中，Δf为FFT运算的频率分辨率。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多普勒频率变化率的估计值计算表达式为：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将信号r₁(n)通过M-PSK有效调制数据作非线性变换实现数据去调制，对输入信号r₁(n)作非线性变换得到输出信号y(n)，其计算表达式为：y(n)＝r₁^M(n)；其中，M为调制因子。