衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化方法及系統(tǒng)。一種衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化方法，包括以下步驟：S1：將導(dǎo)航信號(hào)與通信信號(hào)進(jìn)行多載波調(diào)制，獲得調(diào)制信號(hào)后發(fā)送；S2：接收所述調(diào)制信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，獲取所述通信信號(hào)和導(dǎo)航信號(hào)。一種衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化系統(tǒng)，包括：信號(hào)處理與發(fā)送模塊：用于將導(dǎo)航信號(hào)與通信信號(hào)進(jìn)行多載波調(diào)制，獲得調(diào)制信號(hào)后發(fā)送；信號(hào)接收與處理模塊：用于接收所述調(diào)制信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，獲取所述通信信號(hào)。本發(fā)明的技術(shù)方案能夠提高系統(tǒng)的傳輸效率和頻譜利用率,并能增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)如今的應(yīng)用十分廣泛，現(xiàn)有的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括美國(guó)的 GPS (Global Positioning System)、中國(guó)的北斗、俄羅斯化ONASS (GLObal P^Javigation Satellite System),歐洲的Galileo系統(tǒng)。而現(xiàn)有的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)如GPS只具有發(fā)送 導(dǎo)航電文的能力，不具備數(shù)據(jù)通信的功能?，F(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)中的衛(wèi)星通信功能也一直局限于 短數(shù)據(jù)通信，僅僅只能滿足簡(jiǎn)單信息的傳遞。而且現(xiàn)有技術(shù)中的通信系統(tǒng)與導(dǎo)航系統(tǒng)分離， 通信資源配置的固定使得通信性能一直無(wú)法提升，也無(wú)法解決通信信道不足和導(dǎo)航信道兀 余等問(wèn)題，成為了衛(wèi)星通信能力提升的瓶頸。同時(shí)，現(xiàn)有的導(dǎo)航通信分開(kāi)的設(shè)計(jì)思路，導(dǎo)致 導(dǎo)航信號(hào)不容易隱蔽，極易被攻擊。
[0003] 如何將衛(wèi)星的導(dǎo)航與通信功能結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，并W較低的成本和 硬件復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與地面之間的高質(zhì)量的通信和導(dǎo)航。成為現(xiàn)階段亟需解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種能夠提高系統(tǒng)的傳輸效率和頻譜利用率 的衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化方法及系統(tǒng)。
[0005] -種衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化方法，其特征在于，包括W下步驟：
[0006] Sl ;信號(hào)處理與發(fā)送模塊將導(dǎo)航信號(hào)與通信信號(hào)進(jìn)行多載波調(diào)制，獲得調(diào)制信號(hào) 后發(fā)送；
[0007] S2 ;信號(hào)接收與處理模塊接收所述調(diào)制信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，獲取所述通信信號(hào)和導(dǎo) 航信號(hào)。
[0008] 作為優(yōu)化方案，步驟Sl中所述多載波調(diào)制步驟具體為：
[0009] SlOl ;對(duì)導(dǎo)航信號(hào)和通信信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，信道編碼，并按預(yù)設(shè)頻譜分配方式進(jìn)行頻 譜資源分配，獲得初步處理信號(hào)；
[0010] S102 ;對(duì)所述初步調(diào)制信號(hào)進(jìn)行濾波整形，獲得濾波處理信號(hào)；
[0011] S103 ;對(duì)所述濾波處理信號(hào)進(jìn)行IFFT變換，即將所述濾波處理信號(hào)調(diào)制在子載波 上獲得IFFT處理信號(hào)；
[001引S104 ;對(duì)所述IFFT處理信號(hào)進(jìn)行并串變換，獲得所述調(diào)制信號(hào)；
[0013] 步驟S2在進(jìn)行解調(diào)之后還包括匹配濾波步驟。
[0014] 作為優(yōu)化方案，所述調(diào)制信號(hào)調(diào)制在若干個(gè)子載波上，從而在一多載波信道中傳 輸。
[0015] 作為優(yōu)化方案，所述調(diào)制信號(hào)在多載波信道中傳輸，所述多載波信道包含導(dǎo)航子 信道和通信子信道；
[0016] 所述導(dǎo)航子信道包括偶數(shù)個(gè)導(dǎo)航信道，每個(gè)所述導(dǎo)航信道中對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波；所 述通信子信道包含若干個(gè)通信信道，每個(gè)所述通信信道中對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波；
[0017] 所述導(dǎo)航信號(hào)通過(guò)所述子載波在導(dǎo)航子信道中進(jìn)行傳輸；
[0018] 所述通信信號(hào)通過(guò)所述子載波在通信子信道中進(jìn)行傳輸。
[0019] 作為優(yōu)化方案，所述預(yù)設(shè)頻譜分配方式包括所述導(dǎo)航子信道和通信子信道對(duì)應(yīng)不 同所述子載波。
[0020] -種衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化系統(tǒng)，其特征在于，包括：
[0021] 信號(hào)處理與發(fā)送模塊：用于將導(dǎo)航信號(hào)與通信信號(hào)進(jìn)行多載波調(diào)制，獲得調(diào)制信 號(hào)后發(fā)送；
[0022] 信號(hào)接收與處理模塊；用于接收所述調(diào)制信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，獲取所述通信信號(hào)和 導(dǎo)航信號(hào)。
[0023] 作為優(yōu)化方案，所述調(diào)制信號(hào)在多載波信道中傳輸，所述多載波信道包含導(dǎo)航子 信道和通信子信道；
[0024] 所述導(dǎo)航子信道包括偶數(shù)個(gè)導(dǎo)航信道，每個(gè)所述導(dǎo)航信道中對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波；所 述通信子信道包含若干個(gè)通信信道，每個(gè)所述通信信道中對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波；
[0025] 所述導(dǎo)航信號(hào)通過(guò)所述子載波在導(dǎo)航子信道中進(jìn)行傳輸；
[0026] 所述通信信號(hào)通過(guò)所述子載波在通信子信道中進(jìn)行傳輸。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0028] 本發(fā)明提供一種導(dǎo)航、通信性能較為均衡的導(dǎo)航通信一體化系統(tǒng)，使其能夠應(yīng)用 于導(dǎo)航系統(tǒng)備份、應(yīng)急通信、導(dǎo)航信號(hào)輔助通信接收等場(chǎng)景。本發(fā)明技術(shù)方案提出的信號(hào)傳 輸方案通過(guò)特別設(shè)計(jì)的并行多載波調(diào)制技術(shù)，將導(dǎo)航信道和通信信道統(tǒng)一在一起，在不改 變時(shí)頻域結(jié)構(gòu)的前提下使導(dǎo)航子信道和通信子信道能夠在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)共存，從而提高了頻 譜利用率，降低了每路載波的信號(hào)速率，使得每路的成本和硬件復(fù)雜度都得到了降低。導(dǎo)航 子信道與通信子信道的頻譜靈活分配W滿足系統(tǒng)的多種需求，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。 該系統(tǒng)中的衛(wèi)星平時(shí)用作數(shù)據(jù)通信，一旦其他導(dǎo)航衛(wèi)星受到攻擊不能正常使用時(shí)，該時(shí)衛(wèi) 星作為導(dǎo)航衛(wèi)星的備用星，通過(guò)發(fā)射導(dǎo)航信號(hào)發(fā)揮導(dǎo)航作用。而且由于衛(wèi)星信號(hào)中既包含 通信信號(hào)又包含導(dǎo)航信號(hào)，因而可W較好地隱蔽導(dǎo)航信號(hào)，使其不容易受到干擾。本發(fā)明可 擴(kuò)展應(yīng)用范圍，且可應(yīng)用于單載波或多載波傳輸系統(tǒng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為導(dǎo)航信號(hào)與通信信號(hào)的FMT調(diào)制框圖；
[0030] 圖2為導(dǎo)航信號(hào)與通信信號(hào)的FMT解調(diào)框圖；
[0031] 圖3為導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理框圖；
[0032] 圖4為導(dǎo)航子信道與通信子信道的一種頻譜分配方式；
[0033] 圖5為導(dǎo)航信號(hào)相關(guān)處理實(shí)現(xiàn)框圖；

【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖W具體實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。W下實(shí)施例將有助于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不W任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變形和改進(jìn)。該些 都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[00巧]一種衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化方法，其特征在于，包括W下步驟：
[0036] Sl ;信號(hào)處理與發(fā)送模塊將導(dǎo)航信號(hào)與通信信號(hào)進(jìn)行多載波調(diào)制，獲得調(diào)制信號(hào) 后發(fā)送；
[0037] S2 ;信號(hào)接收與處理模塊接收所述調(diào)制信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，獲取所述通信信號(hào)和導(dǎo) 航信號(hào)。
[0038] 作為優(yōu)化方案，步驟Sl中所述多載波調(diào)制步驟具體為：
[0039] SlOl ;對(duì)導(dǎo)航信號(hào)和通信信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，信道編碼，并按預(yù)設(shè)頻譜分配方式進(jìn)行頻 譜資源分配，獲得初步處理信號(hào)；
[0040] S102 ;對(duì)所述初步調(diào)制信號(hào)進(jìn)行濾波整形，獲得濾波處理信號(hào)；
[0041] S103 ;對(duì)所述濾波處理信號(hào)進(jìn)行IFFT變換，即將所述濾波處理信號(hào)調(diào)制在子載波 上獲得IFFT處理信號(hào)；
[004引S104 ;對(duì)所述IFFT處理信號(hào)進(jìn)行并串變換，獲得所述調(diào)制信號(hào)；
[0043] 步驟S2在進(jìn)行解調(diào)之后還包括匹配濾波步驟。
[0044] 作為優(yōu)化方案，所述調(diào)制信號(hào)調(diào)制在若干個(gè)子載波上，從而在一多載波信道中傳 輸。
[0045] 作為優(yōu)化方案，所述調(diào)制信號(hào)在多載波信道中傳輸，所述多載波信道包含導(dǎo)航子 信道和通信子信道；
[0046] 所述導(dǎo)航子信道包括偶數(shù)個(gè)導(dǎo)航信道，每個(gè)所述導(dǎo)航信道中對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波；所 述通信子信道包含若干個(gè)通信信道，每個(gè)所述通信信道中對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波；
[0047] 所述導(dǎo)航信號(hào)通過(guò)所述子載波在導(dǎo)航子信道中進(jìn)行傳輸；
[0048] 所述通信信號(hào)通過(guò)所述子載波在通信子信道中進(jìn)行傳輸。
[0049] 作為優(yōu)化方案，所述預(yù)設(shè)頻譜分配方式包括所述導(dǎo)航子信道和通信子信道對(duì)應(yīng)不 同所述子載波。
[0050] -種衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化系統(tǒng)，其特征在于，包括：
[0051] 信號(hào)處理與發(fā)送模塊：用于將導(dǎo)航信號(hào)與通信信號(hào)進(jìn)行多載波調(diào)制，獲得調(diào)制信 號(hào)后發(fā)送；
[0052] 信號(hào)接收與處理模塊；用于接收所述調(diào)制信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，獲取所述通信信號(hào)和 導(dǎo)航信號(hào)。
[0053] 作為優(yōu)化方案，所述調(diào)制信號(hào)在多載波信道中傳輸，所述多載波信道包含導(dǎo)航子 信道和通信子信道；
[0054] 所述導(dǎo)航子信道包括偶數(shù)個(gè)導(dǎo)航信道，每個(gè)所述導(dǎo)航信道中對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波；所 述通信子信道包含若干個(gè)通信信道，每個(gè)所述通信信道中對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波；
[00巧]所述導(dǎo)航信號(hào)通過(guò)所述子載波在導(dǎo)航子信道中進(jìn)行傳輸；
[0056] 所述通信信號(hào)通過(guò)所述子載波在通信子信道中進(jìn)行傳輸。
[0057] 本實(shí)施例所述信道表示信號(hào)傳輸所占用的頻率帶寬，其中導(dǎo)航子信道與傳輸導(dǎo)航 信號(hào)的子載波所在頻率段對(duì)應(yīng)，通信子信道與傳輸通信信號(hào)的子載波所在頻率段對(duì)應(yīng)，女口 圖4所示。
[0058] 多載波調(diào)制技術(shù)就是通過(guò)在M個(gè)子信道上并行傳輸數(shù)據(jù)，使每個(gè)子信道內(nèi)的符號(hào) 持續(xù)時(shí)間擴(kuò)展為單載波傳輸時(shí)的M倍，從而有效地降低由時(shí)延擴(kuò)展所導(dǎo)致的符號(hào)間干擾 (ISI，Inter-symbol Inte計(jì)erence)，大大降低了誤碼率，同時(shí)也降低了數(shù)據(jù)處理的速度要 求和硬件復(fù)雜度。
[0059] 濾波多音調(diào)制（FMT,Filtered Multitone Mo化Iation)系統(tǒng)的子信道頻譜互不重 疊，各子信道具有很高的頻譜約束性，對(duì)系統(tǒng)頻率偏差不敏感。FMT系統(tǒng)互不重疊的子信道 頻譜使得接收信號(hào)中信道間干擾（ICI，Inter channel Interference)可忽略不計(jì)，使系統(tǒng) 獲得良好的抗ICI性能，并且便于頻譜的管理。在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上，F(xiàn)MT可W用離散傅立葉反變 換（IDFT, Inversed Discrete Fourier Transform)和傅立葉變換值FT, Discrete Fourier Transform)高效實(shí)現(xiàn)。
[0060] 本實(shí)施例的信號(hào)處理與發(fā)送模塊對(duì)導(dǎo)航信號(hào)和通信信號(hào)統(tǒng)一采用FMT調(diào)制，F(xiàn)MT 調(diào)制過(guò)程如圖1所示。
[0061] 如圖1所示，進(jìn)行FMT調(diào)制之前還包括匹配濾波步驟，本實(shí)施例的匹配濾波模塊為 平方根升余弦（SRRC)濾波器。
[0062] 本發(fā)明中濾波器設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。一般來(lái)講，傳統(tǒng)上濾波器需要滿足"完美重構(gòu)" 的限制，W保證傳輸中的ISI不會(huì)影響性能。本實(shí)施例采用截短的濾波器，在通過(guò)濾波器組 技術(shù)將多個(gè)子載波通過(guò)頻域結(jié)構(gòu)相同的濾波器發(fā)送出去的同時(shí)，可W有效避免濾波器長(zhǎng)度 受到頻域處理復(fù)雜度的限制，保證了信號(hào)傳輸中的ISI不會(huì)影響性能。進(jìn)一步地，本實(shí)施例 采用的是截短的根升余弦奈奎斯特濾波器。選取T。為符號(hào)周期，則f。= 1/2T。為奈奎斯特 頻率，H(f)為頻率響應(yīng)。由SRRC的性質(zhì)，如果收端需要恢復(fù)頻域信號(hào)，則一路子載波的 頻譜需要包含滾降成型。取滾降系數(shù)為P，則有頻域沖擊響應(yīng)為：

【權(quán)利要求】
1. 一種衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化方法，其特征在于，包括以下步驟： 51 :信號(hào)處理與發(fā)送模塊將導(dǎo)航信號(hào)與通信信號(hào)進(jìn)行多載波調(diào)制，獲得調(diào)制信號(hào)后發(fā) 送； 52 :信號(hào)接收與處理模塊接收所述調(diào)制信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，獲取所述通信信號(hào)和導(dǎo)航信 號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 步驟S1中所述多載波調(diào)制步驟具體為： 5101 :對(duì)導(dǎo)航信號(hào)和通信信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，信道編碼，并按預(yù)設(shè)頻譜分配方式進(jìn)行頻譜資 源分配，獲得初步處理信號(hào)； 5102 :對(duì)所述初步調(diào)制信號(hào)進(jìn)行濾波整形，獲得濾波處理信號(hào)； 5103 :對(duì)所述濾波處理信號(hào)進(jìn)行IFFT變換，即將所述濾波處理信號(hào)調(diào)制在子載波上獲 得IFFT處理信號(hào)； 5104 :對(duì)所述IFFT處理信號(hào)進(jìn)行并串變換，獲得所述調(diào)制信號(hào)； 步驟S2在進(jìn)行解調(diào)之后還包括匹配濾波步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述調(diào)制信號(hào)調(diào)制在若干個(gè)子載波上，從而在一多載波信道中傳輸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述調(diào)制信號(hào)在多載波信道中傳輸，所述 多載波信道包含導(dǎo)航子信道和通信子信道； 所述導(dǎo)航子信道包括偶數(shù)個(gè)導(dǎo)航信道，每個(gè)所述導(dǎo)航信道中對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波；所述通 信子信道包含若干個(gè)通信信道，每個(gè)所述通信信道中對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波； 所述導(dǎo)航信號(hào)通過(guò)所述子載波在導(dǎo)航子信道中進(jìn)行傳輸； 所述通信信號(hào)通過(guò)所述子載波在通信子信道中進(jìn)行傳輸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于， 所述預(yù)設(shè)頻譜分配方式包括所述導(dǎo)航子信道和通信子信道對(duì)應(yīng)不同所述子載波。
6. -種衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化系統(tǒng)，其特征在于，包括： 信號(hào)處理與發(fā)送模塊：用于將導(dǎo)航信號(hào)與通信信號(hào)進(jìn)行多載波調(diào)制，獲得調(diào)制信號(hào)后 發(fā)送；信號(hào)接收與處理模塊：用于接收所述調(diào)制信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)，獲取所述通信信號(hào)和導(dǎo) 航號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)制信號(hào) 在多載波信道中傳輸，所述多載波信道包含導(dǎo)航子信道和通信子信道； 所述導(dǎo)航子信道包括偶數(shù)個(gè)導(dǎo)航信道，每個(gè)所述導(dǎo)航信道中對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波；所述通 信子信道包含若干個(gè)通信信道，每個(gè)所述通信信道中對(duì)應(yīng)一個(gè)子載波； 所述導(dǎo)航信號(hào)通過(guò)所述子載波在導(dǎo)航子信道中進(jìn)行傳輸； 所述通信信號(hào)通過(guò)所述子載波在通信子信道中進(jìn)行傳輸。
【文檔編號(hào)】H04B7/216GK104237901SQ201410514108
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】路冠平, 郜錦雷, 應(yīng)忍冬, 劉佩林, 郁文賢 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)