衛(wèi)星通信信號的寄生傳輸和恢復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種衛(wèi)星通信信號的寄生傳輸和恢復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]低信息速率和小容量衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一類新的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。這類衛(wèi)星通信系統(tǒng)已存在于個別專用領(lǐng)域，如海洋浮標(biāo)信息回傳系統(tǒng)Argos、衛(wèi)星搜救系統(tǒng)C0SPAS/SARSAT等。這些現(xiàn)有的低信息速率的通信系統(tǒng)大多是單向通信系統(tǒng)，只有回傳通信，性能不全，而且因需要利用低軌運(yùn)動衛(wèi)星，對于一個地球上的固定工作點(diǎn)來說，與衛(wèi)星可以通信的時段只有十幾分鐘，所以若要構(gòu)成全時段能實(shí)現(xiàn)通信需要的系統(tǒng)，就需要有多顆衛(wèi)星接力。美國Geostar、歐洲Locstar和中國北斗I號則采用專用的同步軌道衛(wèi)星，具有雙向通信功能，但由于星上只有±4MHz的頻帶資源，當(dāng)用戶多時，會出現(xiàn)信道擁堵，通信容量受限的情況；而銥星和其他移動衛(wèi)星系統(tǒng)，對衛(wèi)星的飽和有效全向輻射功率EIRPss等要求高。我國目前尚缺少這類在軌衛(wèi)星，那么是否能利用現(xiàn)有的商用C波段和Ku波段在軌的通信衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)較低信息速率的衛(wèi)星短信息傳輸呢？因?yàn)樯逃眯l(wèi)星功率已限定，衛(wèi)星的EIRPss大約處在34dBW至42dBW之間。故在這類衛(wèi)星通信里，需要應(yīng)用微小型化的衛(wèi)星終端，即終端應(yīng)是簡便、低功耗、廉價的、小型化和便于攜帶的移動用戶設(shè)備，如手持小終端和簡易的動中通終端。這樣做是有難度的。
[0003]這類使用普通通信衛(wèi)星的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，終端發(fā)射的通信信號經(jīng)衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)，然后以廣播的形式下行至地面，由用戶接收終端進(jìn)行接收。但商用通信衛(wèi)星容易被人為干擾或被阻塞，會影響通信傳輸。為此，需要提高系統(tǒng)的隱蔽性，增加系統(tǒng)的靈活性，保證系統(tǒng)的安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出了一種衛(wèi)星通信信號的寄生傳輸和恢復(fù)方法。該方法采用偽碼擴(kuò)頻技術(shù)對功率只有常規(guī)通信信號功率的I % (-20dB)以下的欲傳輸?shù)耐ㄐ判盘栠M(jìn)行擴(kuò)頻處理，然后將其寄生到既有的正常通信頻道上。由于欲傳輸?shù)耐ㄐ判盘枖U(kuò)頻后信號的功率譜密度很低，可以深埋于通信信號甚至噪聲信號中，因此，寄生的通信信號(即欲傳輸?shù)耐ㄐ判盘?不會影響正常通信信號的正常接收。在接收時，采用偽碼擴(kuò)頻技術(shù)，便能恢復(fù)出寄生通信信號。使寄生通信信號具有對抗正常通信信號影響的能力。若能進(jìn)一步采用去背景處理，消除或削弱正常通信信號，則能使寄生通信信號恢復(fù)的能力進(jìn)一步提升，等效于能使寄生通信信號的功率進(jìn)一步下降，實(shí)現(xiàn)更微弱的寄生通信信號的傳輸與恢復(fù)，從而使系統(tǒng)的隱蔽性能更好。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0006]一種衛(wèi)星通信信號的寄生傳輸方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1，對由數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的寄生的通信電文進(jìn)行編碼，然后由二進(jìn)制偽碼序列進(jìn)行擴(kuò)頻。
[0008]步驟2，對擴(kuò)頻后的信號進(jìn)行調(diào)制、上變頻處理，得到寄生射頻信號。
[0009]步驟3，將所述寄生射頻信號送至發(fā)射天線，由發(fā)射天線向空間上行發(fā)射。
[0010]步驟4，向空間上行發(fā)射的寄生射頻信號被衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收，并與由所述衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器同時接收的正常通信信號迭加形成射頻混迭信號；發(fā)射多載波寄生通信信號時，所述多載波寄生通信信號分別與多顆通信衛(wèi)星上或在一顆通信衛(wèi)星上多頻段的正常通信信號進(jìn)行混迭。
[0011]步驟5，所述射頻混迭信號通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)，向地面下行傳輸。
[0012]進(jìn)一步地，所述寄生的通信電文的速率為10b/s?1200b/s ；
[0013]進(jìn)一步地，所述二進(jìn)制偽碼序列的速率為0.5Msps?30Msps ；
[0014]進(jìn)一步地，所述射頻混迭信號中，寄生信號功率不超過正常通信信號功率的1% ;
[0015]進(jìn)一步地，所述由二進(jìn)制偽碼序列進(jìn)行擴(kuò)頻的擴(kuò)頻碼采用PN碼，包括Gold碼、Walsh碼以及混純序列碼。
[0016]進(jìn)一步地，所述擴(kuò)頻的增益由所述寄生信號所占頻段的頻帶寬度來選取，使擴(kuò)頻信號所占的頻段與被寄生信道所占頻段一致。
[0017]另一種衛(wèi)星通信信號的寄生傳輸方法，包括以下步驟:
[0018]步驟1，對由數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的寄生的通信電文進(jìn)行編碼，然后由二進(jìn)制偽碼序列進(jìn)行擴(kuò)頻；
[0019]步驟2，對所述擴(kuò)頻后的信號進(jìn)行調(diào)制；
[0020]步驟3，調(diào)制后的信號與正常通信信號合成得到基帶混迭信號；
[0021]步驟4，對基帶混迭信號進(jìn)行上變頻處理，得到寄生射頻信號；
[0022]步驟5，將所述寄生射頻信號送至發(fā)射天線，由發(fā)射天線向空間上行發(fā)射；
[0023]步驟6，上行發(fā)射的信號被衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收，由所述衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)后向地面下行發(fā)射。
[0024]一種寄生信號恢復(fù)方法，包括以下步驟:
[0025]步驟1，地面接收天線接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射的下行信號，并對天線接收信號依次進(jìn)行帶通濾波、低噪聲放大、下變頻處理。
[0026]步驟2，進(jìn)行去背景處理:下變頻后的信號分成兩路，第一路首先進(jìn)行解調(diào)處理輸出正常的通信載波信號，解調(diào)出的正常通信信號再經(jīng)調(diào)制、反向處理后，在時序及相位上與第二路信號的載波信號對齊，兩路信號進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，消除或大幅度削弱背景信號。
[0027]步驟3，對去背景處理后的信號進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)處理，得到寄生的通信電文。
[0028]對于多載波寄生通信信號，先對地面接收天線的接收信號進(jìn)行多路帶通濾波處理，濾波帶寬和中心頻率與發(fā)射端相同，然后按照步驟I?3所述方法對多路信號分別進(jìn)行處理。
[0029]進(jìn)一步地，所述地面接收天線采用全向或波束寬度大于10度的天線。
[0030]進(jìn)一步地，所述背景信號主要為正常通信信號。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0032]1.本發(fā)明所述的寄生傳輸方法只是在發(fā)送端和接收端對信號進(jìn)行處理，而無需增加空間資源。由于是將欲傳輸?shù)男盘柤纳谡Ｍㄐ判盘柹?，因此不需要專用通信衛(wèi)星，具有很好的隱蔽性和抗干擾能力。
[0033]2.本發(fā)明采用偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻技術(shù)，利用擴(kuò)頻增益彌補(bǔ)隱蔽寄生通信信號功率低下的不足，從而實(shí)現(xiàn)微弱的寄生通信信號的傳輸與恢復(fù)。
[0034]3.本發(fā)明所述的寄生信號的恢復(fù)方法能夠有效壓制背景信號電平，從而大大降低了對寄生通信信號最低功率電平的要求，相當(dāng)于降低了對正常通信信道頻帶寬度的要求，提高了傳輸寄生通信電文的信息速率；也可以說降低了對擴(kuò)頻增益的要求。實(shí)驗(yàn)表明，采用本發(fā)明所述的寄生通信信號恢復(fù)方法后，寄生通信信號的功率比正常通信信號低70dB時才達(dá)到臨界狀態(tài)，比不采用本發(fā)明所述恢復(fù)方法(50dB)改善了 20dB。
【附圖說明】
[0035]圖1為寄生通信信號進(jìn)行偽碼擴(kuò)頻方法示意圖；
[0036]圖2為寄生通信信號與正常通信信號直接混迭的方法示意圖；
[0037]圖3為寄生通信信號恢復(fù)方法示意圖；
[0038]圖4為寄生通信信號比通信信號低50dB時，混迭信號與C/A碼的相關(guān)圖，(a)為未采用本發(fā)明所述恢復(fù)方法的相關(guān)圖，(b)為采用本發(fā)明所述恢復(fù)方法的相關(guān)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0040]本發(fā)明提出一種衛(wèi)星通信信號的寄生傳輸和恢復(fù)方法，方法流程圖如圖1?3所不O
[0041]首先，給出所述寄生傳輸方法的第一種實(shí)施方式，如圖1所示，所述寄生傳輸方法包括以下步驟:
[0042]由數(shù)據(jù)源產(chǎn)生寄生的低速率(速率為10b/s?1200b/s)的通信電文，所述通信電文經(jīng)編碼后，由高速率(速率為0.5Msps?30Msps)的二進(jìn)制偽碼序列進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，擴(kuò)頻碼采用PN碼，包括Gold碼、Walsh碼以及混沌序列碼。擴(kuò)頻的增益由所述寄生信號所占頻段的頻帶寬度來選取，使擴(kuò)頻信號所占的頻段與被寄生信道所占頻段一致。若正常通信信號帶寬較窄時，這時擴(kuò)頻增益將降低，可通過改善接收終端基帶里的信噪比，使解調(diào)時的寄生通信信號恢復(fù)的強(qiáng)度符合解調(diào)門檻要求。擴(kuò)頻調(diào)制后的信號進(jìn)行上變頻處理，得到寄生射頻信號并送至發(fā)射天線，由發(fā)射天線向空間上行發(fā)射。
[0043]向空間上行發(fā)射的寄生射頻信號被衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收，并與由所述衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器同時接收的正常通信信號迭加形成射頻混迭信號，所述射頻混迭信號通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)，向地面下行發(fā)射。
[0044]上述方法中，寄生通信信號與正常通信信號是在射頻通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)現(xiàn)混迭的。所述射頻混迭信號中，寄生信號與正常通信信號相比非常小，其功率不超過正常通信信號功率的1%，完全可以淹沒在正常通信信號或噪聲中。因此，本發(fā)明所述的寄生傳輸方法具有非常好的隱蔽性，寄生信號的傳輸不會影響正常信號的傳輸與恢復(fù)。
[0045]如果發(fā)射的是多載波寄生通信信號，所述多載寄生波通信信號分別與多顆通信衛(wèi)星上或在一顆通信衛(wèi)星上多頻段的正常通信信號進(jìn)行混迭，然后經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)后下行傳輸。
[0046]然后，給出所述寄生傳輸方法的第二種實(shí)施方式，如圖2所示，所述寄生傳輸方法包括以下步驟:
[0047