基於低軌通信衛星的導頻信道傳輸星曆信息的方法與流程

2023-05-09 18:31:06

本發明涉及衛星通信導航領域，特別涉及一種基於低軌通信衛星的導頻信道傳輸星曆信息的方法。

背景技術：

隨著社會的發展，各大行業對導航定位速度要求越來越高，尤其是在軍事領域，實時精確導航定位更是扮演著重要角色。就目前的全球導航系統而言，例如GPS，其導航電文數據速率是50bps，終端定位速度部分取決於該因素，導航電文傳輸速率越大，完整接收完導航電文的時間越短。

低軌通信衛星的通信速率相比於導航電文速率往往高几個量級，目前衛星通信中應用得最多的通信體制包括像IS95、CDMA2000等更適合衛星信道的體制。在這些通信體制中前向鏈路信道包括導頻信道、同步信道、尋呼信道和前向業務信道。其中，導頻信道主要是作為解調其他信道時的相干相位參考，含有重要的定時信息；並且導頻信道無數據，全是零，經過擴頻後，信道上傳輸的是區分小區基站的短PN碼；就導頻信道速率而言，IS95體制中是600bps，CDMA2000體制中是19.2kbps。但是，目前並沒有在導頻信道中按一定規則插入星曆信息，既不影響原始的定時、相位參考功能，又能對定位導航有一定的增強功能的技術方案。

技術實現要素：

本發明的目的在於：為進一步提高導航電文的傳輸速率，提供一種基於低軌通信衛星的導頻信道傳輸星曆信息的方法，並在不影響導頻信道的定時、相位參考原始功能的前提下，充分利用導頻信道高速率的特點，提高插入的導航星曆數據量。

為實現上述目的，本發明基於低軌通信衛星的導頻信道傳輸星曆信息的方法，其包括以下步驟，

步驟一：獲取低軌通信衛星與用戶通信時的泊松流密度λ，則用戶平均達到時間間隔1/λ；

步驟二：根據所述低軌通信衛星的導頻信道全零原始速率Rb、walsh擴頻序列碼速率Rc以及短PN碼碼長m，確定一個周期的短PN碼對應的原始全零數據為m·Rb/Rc位；

步驟三：在導頻信道的每個基本結構單元中，插入位星曆數據；

步驟四：解調導頻信道，獲取相應的定時信息與星曆信息。

根據一種具體的實施方式，所述低軌道通信衛星的導頻信道體制為IS95、CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA中之一。

根據一種具體的實施方式，所述泊松流密度λ為所述低軌道通信衛星新用戶到達時的泊松流密度。

與現有技術相比，本發明的有益效果

本發明基於低軌通信衛星的導頻信道傳輸星曆信息的方法，獲取低軌通信衛星與用戶通信時的泊松流密度λ，評估通信用戶的數量，以及根據低軌通信衛星的導頻信道全零原始速率、walsh擴頻序列碼速率以及短PN碼碼長，確定一個周期的短PN碼對應的原始全零數據位，而設定適合定時信息與星曆信息相結合的導頻信道信號結構，從而充分利用導頻信道高速的傳輸速率，降低導航衛星電文傳輸時間，提高定位速度。

附圖說明：

圖1是本發明方法的流程示意圖；

圖2是IS95導頻信道生成示意圖；

圖3是IS95導頻信道插入星曆數據後的信號結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實施例，凡基於本發明內容所實現的技術均屬於本發明的範圍。

結合圖1所示的本發明方法的流程示意圖；其中，本發明基於低軌通信衛星的導頻信道傳輸星曆信息的方法，包括以下步驟，

步驟一：獲取低軌通信衛星與用戶通信時的泊松流密度λ，則用戶平均達到時間間隔1/λ。

步驟二：根據所述低軌通信衛星的導頻信道全零原始速率Rb、walsh擴頻序列碼速率Rc以及短PN碼碼長m，確定一個周期的短PN碼對應的原始全零數據為m·Rb/Rc位。

步驟三：在導頻信道的每個基本結構單元中，插入位星曆數據。

步驟四：解調導頻信道，獲取相應的定時信息與星曆信息。

在發明方法中，所述低軌道通信衛星的通信體制為IS95、CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA中之一。而且，泊松流密度λ為低軌道通信衛星新用戶到達時的泊松流密度。

本發明基於低軌通信衛星的導頻信道傳輸星曆信息的方法，獲取低軌通信衛星與用戶通信時的泊松流密度，評估通信用戶的數量，以及根據低軌通信衛星的導頻信道全零原始速率、walsh擴頻序列碼速率以及短PN碼碼長，確定一個周期的短PN碼對應的原始全零數據位，而設定適合定時信息與星曆信息相結合的導頻信道信號結構，從而充分利用導頻信道高速的傳輸速率，降低導航衛星電文傳輸時間，提高定位速度。

如圖2所示的IS95導頻信道生成示意圖；其中，IS95前向鏈路導頻信道的產生過程如下：原始全零數據速率為Rb＝600bps，經過碼速率為Rc＝1.2288Mcps的walsh碼H(0)擴頻後分兩路進入I、Q信道，然後再用碼長為m＝32768，速率也為Rc的短PN碼進行擴頻調製。

結合圖3所示的IS95導頻信道插入星曆數據後的信號結構示意圖；通過研究衛星通信下新用戶到達的模型，新用戶到達時(發起切換用戶和呼叫用戶)泊松流參數一般為λ＝2.5，即用戶到達的平均時間間隔為0.4s。

按照本發明的步驟三，一個周期的PN碼對應16位的原始全零數據，則每秒時間內原始全零數據會對應37.5個周期的PN碼，2s時間內導頻信道上短PN碼會重複75次。其中，該信號結構中有2λ＝5個基本結構單元。該信號結構中前16比特是全零數據，擴頻後依然調製為一個周期的短PN碼，而短PN碼作為區分基站的數據段，仍然有定時功能，因此，即使將衛星的星曆數據插入到短PN碼後224個的比特中，也不會影響其定時數據的傳遞。

再按照本發明的步驟四，在終端對導頻信道進行解調時，通過遍歷512種可能相位偏置的短PN碼，並且與接收信號進行相關運算，得到最大的相關峰值位置，從而確定短PN碼的起始位，進而解調同步信道。如附圖2所示的，上述解調過程在2s內會出現5個相關峰值。並且獲得該基站的短PN碼的相位偏置，在此基礎上，調解出插入的星曆數據，從而獲得相應的星曆信息。

上面結合附圖對本發明的具體實施方式進行了詳細說明，但本發明並不限制於上述實施方式，在不脫離本申請的權利要求的精神和範圍情況下，本領域的技術人員可以作出各種修改或改型。