BPSK-PM深空通信信号载波捕获方案

BPSK-PMBPSK-PMisamodulationmechanisminwhichBPSKisusedasitssub-carriermodulationmodeandPMasitsmain-carriermodulationmode.Thismechanismmakesthespectrumofthemodulatedtelemetrysignalseparatefromthatofcarriersignal,whiletheresidualcarriercanbeappliedinA/Vmeasuringandtracking.ThispaperfirstlyintroducestheBPSK-PMmodulationmechanismandanalyzesthespectrumcharacteristicsofitsmodulationsignal,andthenproposesamid-frequencydigitalreceptionandcarrieracquisitionschemeaccordingtothespecificapplication.ThecarrieracquisitionschemeisdividedintoafrequencysearchingpartbasedonFFTandafrequencytrackingpartbasedondigitalfrequency-locklooptechnology,whichareanalyzedindetails.Finally,thispapershowsapracticalapplicationofthecarrieracquisitionscheme,andtheeffectivenessoftheschemehasbeenpreliminarilyverifiedintheMartiandeep-spaceexplorationofChina.%BPSK-PMBPSKPM的调制体制.这种体制使调制后的遥测遥控数据频谱与载波频谱分别,残留载波可用BPSK-PM制信号的频谱特性,然后依据应用场景要求提出了中频数字接收和载波捕获方案,其FFT22该载波捕获方案的有效性已在实际应用中得到初步验证.《空军工程大学学报〔自然科学版〕》【年(卷),期】2023(012)001【总页数】4(P64-67);BPSK-PM;频率搜寻;频率跟踪王晓东;甘淼;王小锭;蒋伟;罗武【作者单位】北京大学信息科学技术学院,北京,100871;北京大学信息科学技术学院,北京,100871;北京大学信息科学技术学院,北京,100871;北京大学信息科学技术学院,北京,100871;北京大学信息科学技术学院,北京,100871【正文语种】中文深空探测是人类进展宇宙空间资源开发与利用的重要手段,具有重要的科学和经济21火星探测打算也已经提上日程。BPSK-PMBPSK-PMBPSK-PM方案,并对其功能模块做了具体的分析。BPSK-PM,BPSK-PMBPSKPM多普勒效应等因素,接收机射频前端下变频后输出的中频信号(省略信道加性噪声),可表示为:式中:A;fc;KPM;AmBPSK1-1;fmfc,foffset;γramp量;φpφsPM[1-2]。BPSK-PM1。从功率谱图上看出,BPSK-PM3KPMBPSKKPM,使得主载波和BPSK量,可以无视。SPM(tfc+foffset+framptφp影响,使得其中真正包含调制信息的副载波调制信号集中在正交支路上。BPSK-PMPMBPSKPMBPSK-PM号的载波捕获实际就是对其主载波进展捕获。22ADCBPSK-PMLPFfoffsetγramp。主载波搜寻单元在信号中心频率四周确实定范围内进展搜寻,推断是否存在主载波NCO后主载波频率跟踪单元对残留频偏和频率斜升予以补偿,稳定工作后将消退主载波交由后续副载波模块进展判决解调[3]。FFT3。这种算法适用于搜寻较大的频率范围,满足主载波捕获较大频偏的要求[4-6]。LPF(nTs)=exp+(nC(nTs)+jnS(nTs));nC(nTs)、nS(nTs)是相互独立的高斯随机变量。FFTN示为:nC(nTs)、nS(nTs)为独立高斯随机过程,满足:因此,FFTSI,SQvar(SI)=var(SQ)=σ2=N(N0/2),其中,NFFTZN：P0(z)为中心卡方分布的分布函数；p0(z)为中心卡方分布的概率密度函数。ZEc′=A2/σ2N式中:P1(z)为非中心卡方分布的分布函数;p1(z)为非中心卡方分布的概率密度函数。4,FFT现主载波频率搜寻的性能要求。framp波跟踪单元来消退此局部的影响,进而将主载波信号锁定在基带零频率上,实现主载波的捕获。综合考虑性能及简洁度因素,承受全数字频率跟踪环路,以跟踪频率搜寻5[7]。其中,rk鉴频器前的低通滤波器用于提高鉴频器的输入信噪比;FD;F(z)为环路滤波器,具有低通特性,其输出为当前环路的参考频率;NCO波器输出的频率把握字,把握其输出确定频率的载波信号;ConjIIR22升,具有良好的同步性能[8]。环路工作原理为,输入零中频信号与环路输出的本地载波信号进展频差计算,产生一SkΔfk,再由fcwk(NCO)输出的本地载波信号的振荡频率。经过反响调整把握,环路驱使输出的本地载波信号频率靠近输入基带信号的频率,最终使环路琐定,实现主载波的捕获。BPSKBPSK-PMBPSK-PM1。星平台的遥测遥控及载荷的科学探测供给数据传输的手段。因此,本文所介绍的中频数字接收机载波捕获方案具有重要意义,为今后深空通信的争论和应用打下了根底。(编辑：徐楠楠)【相关文献】刘彬.深空通信星载数字接收解调单元的争论与实现[D].北京：北京大学,2023:4-45.LIUBin.Researchandimplementationofsatellitedigitalmodemindeepspacecommunications[D]Beijing:Pekinguniversity,2023:4-45.(inChinese)CCSDS401.0-B.Recommendationsforspacedatasystemstandards[S].2023.[J],2023,26(1):15-19.JIANGLiping,FURui.Analgorithmofall-digitalcarrieracquisition[J].JournalofNanjinguniversityofscienceandtechnology,2023,26(1):15-19.(inChinese)ZhangJianglin,LuShanwei,DongShengbo,etal.Afastandaccuratefrequencyacquisitionmethod[C]//IEEE2023internationalsymposiumonmicrowave,antenna,propagationandEMCtechnologiesforwirelesscommunications.Hangzhou:[s.n.],2023:1023-1026.HolmS.OptimumFFT-basedfrequencyacquisitionwithapplicationtoCOSPAS-SARSAT[J].IEEEtransactionsonaerospaceandelectronicsystems,1993,29(2):464-475.ShahB,HolmesJK,HinediS.ComparisonoffourFFT-basedfrequencyacquisitiontechniquesforcostasloopBPSKsignaldemodulation[J].IEEEtransactionsoncommunications,1995,43(6):2157-2167.AguirreS,HurdWJ.Designandperformanceofsampleddataloopsforsubcarrierandcarriertracking[R].Thetelecommunicationsanddataacquisitionprogressreport,TDARP42-79,1984