低轨卫星星载通信信号处理关键技术研究.doc
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2022-11-21
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低轨卫星星载通信信号处理关键技术研究
卫星技术的发展推动了低轨卫星星群化和网络化程度的不断加深。通过星间
链路构成的低轨卫星网络可以为全球数据传输和多种业务应用提供支持，长期以
来一直受到各国军事和科研部门的关注。
应用需求和承担角色的转变对低轨卫星通信体制与技术提出了一系列挑战。
就通信信号处理的角度而言，这些挑战主要包括提高捕获精度、降低星上信号处
理开销、提高功率利用率等。
本文以具有星间链路与星上处理能力的低轨卫星系统为背景，以解决低轨卫
星星载通信信号处理面临的挑战为目标，围绕上述三方面问题开展工作，对直扩
信号高精度捕获技术、稀疏简化时频处理技术、最紧致高阶调制技术进行研究。
本文的主要工作和创新性成果如下：提出基于频域重排实现并行高精度捕获的高
精度频域重排捕获技术，通过引入相频特性将二维估计转化为一维估计问题从而
实现并行捕获。
与传统捕获方法基于信号幅频特性通过能量检测实现捕获的思路不同，高精
度频域重排捕获算法充分利用了信号的相频特性。在频域重排捕获算法中，相频
特性与幅频特性各自表征一个参量且二者间存在约束关系，因此二维估计问题被
转化为一维估计问题，可以通过一次运算同时得到时频估计结果。
引入相频特性使频域重排捕获算法在不降低捕获时效性的基础上获得精度
上的改善。文中对影响算法性能的因素和算法的抗噪声性能进行了分析，推导了
信噪比门限的非紧致理论界，并对捕获精度进行了仿真。
结果表明，该算法的码相位估计精度和频率估计精度比传统算法分别改善了
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