卫星终端测量信号功率的方法、装置及卫星终端与流程
本发明涉及卫星通信技术领域，尤其是涉及一种卫星终端测量信号功率的方法、装置及卫星终端。
背景技术：
在卫星通信系统中，卫星终端开机之后首先要搜索系统广播信号，然后完成入网注册的过程。完成注册后，网络侧才知道终端的存在，终端才具备在网络中正常通信的能力(接拨电话、收发短信等)。在采用频分+时分制式的卫星通信系统中，系统广播信号只存在于某些频点的某些时隙上，终端第一次开机后既未达到和系统的时频同步也没有任何关于广播信号频点的先验信息，因此需要有一种搜索手段来确定广播信号所在频点。
目前解决这个问题有两个思路：1)广播信号所占频点固定，终端开机后到固定的频点上搜索即可。但这样使得系统设计不够灵活。2)终端开机后逐一在各个频点上搜索广播信号。然而当卫星通信系统的频点数非常多时(例如大于1000)，搜索过程会十分耗时，导致用户体验差。
针对现有卫星终端开机后入网注册存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种卫星终端测量信号功率的方法、装置及卫星终端，可以对多个频点的信号功率进行快速测量。
第一方面，本发明实施例提供了一种卫星终端测量信号功率的方法，卫星终端被配置为同时接收m个相邻频点的信号；一个广播信号突发的持续时间tb被分成n个时间子周期，每个时间子周期的时长为tb/n；其中n个时间子周期作为一个切换周期；一个广播信号的发送周期为tp；方法包括：卫星终端以当前时刻为起点，在一个切换周期的每个时间子周期内测量m个相邻频点的信号功率；当切换周期循环的总时长首次大于tp时，完成一组n×m个频点的测量，继续下一组频点的信号功率测量，直至测量完成所有待测频点；其中，一个切换周期的各个时间子周期内的m个频点为依次从待测频点提取的频点；将各个频点测量得到的信号功率中的最大值确定为频点的功率测量值。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，在一个切换周期的每个时间子周期内测量m个相邻频点的信号功率的步骤，包括：在每个tb/n时间段内将卫星终端的接收频率切换到一个目标频点上，测量目标频点和目标频点相邻的m-1个频点的信号功率。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，该方法应用于卫星终端首次开机进行的频点功率测量。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，还包括：比较各个频点的功率测量值；将功率测量值最大的频点确定为广播信号频点。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，还包括：卫星终端记录广播信号频点。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，还包括：卫星终端在广播信号频点搜索广播信号；当搜索成功时，卫星终端通过广播信号频点进行入网注册。
第二方面，本发明实施例还提供一种卫星终端测量信号功率的装置，卫星终端被配置为同时接收m个相邻频点的信号；一个广播信号突发的持续时间tb被分成n个时间子周期，每个时间子周期的时长为tb/n；其中n个时间子周期作为一个切换周期；一个广播信号的发送周期为tp；包括：测量模块，用于卫星终端以当前时刻为起点，在一个切换周期的每个时间子周期内测量m个相邻频点的信号功率；循环模块，用于当切换周期循环的总时长首次大于tp时，完成一组n×m个频点的测量，继续下一组频点的信号功率测量，直至测量完成所有待测频点；其中，一个切换周期的各个时间子周期内的m个频点为依次从待测频点提取的频点；功率确定模块，用于将各个频点测量得到的信号功率中的最大值确定为频点的功率测量值。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，测量模块还用于：在每个tb/n时间段内将卫星终端的接收频率切换到一个目标频点上，测量目标频点和目标频点相邻的m-1个频点的信号功率。
第三方面，本发明实施例还提供一种卫星终端，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面及其各可能的实施方式之一提供的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行上述第一方面及其各可能的实施方式之一提供的方法。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供的上述卫星终端测量信号功率的方法、装置及卫星终端，通过将一个广播信号突发的持续时间tb被分成n个时间子周期，在一个切换周期的每个时间子周期内测量m个相邻频点的信号功率，当切换周期循环的总时长首次大于tp时即完成该组频点的测量，直至完成所有待测频点的测量，将各个频点测量得到的信号功率中的最大值确定为频点的功率测量值；与简单的逐个测量每个频点上信号功率的方法相比，大大加快了频点的功率测量速度，可以对大量频点的信号功率进行快速测量。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的系统广播消息周期发送示意图；
图2为本发明实施例提供的一种卫星终端测量信号功率的方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的切换终端接收频率的示意图；
图4为本发明实施例提供的切换终端接收频率的示意图；
图5为本发明实施例提供的接收信号示意图；
图6为本发明实施例提供的一种卫星终端测量信号功率的装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种卫星终端结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前终端开机后到固定的频点上搜索或开机后逐一在各个频点上搜索的方式入网注册的效果均不理想，基于此，本发明实施例提供的一种卫星终端测量信号功率的方法、装置及卫星终端，可以对多个频点的信号功率进行快速测量，从而快速确定最有可能的广播频点，减少终端入网注册的总耗时。
在采用频分+时分体制的卫星通信系统中，系统广播消息是周期性播发的。参见图1所示的系统广播消息周期发送示意图：广播消息为突发形式，每tp时间内占用tb时间。系统中除了广播信号外，还可能存在业务信号，但广播信号的功率不小于业务信号。所以可以通过测量功率的方法来确定可能的广播信号，功率最大的信号最可能是广播信号，因此需要测量出每个频点上信号的功率。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种卫星终端测量信号功率的方法进行详细介绍。
实施例1
本发明实施例1提供了一种卫星终端测量信号功率的方法，卫星终端被配置为同时接收m个相邻频点的信号；一个广播信号突发的持续时间tb被分成n个时间子周期，每个时间子周期的时长为tb/n；其中n个时间子周期作为一个切换周期；一个广播信号的发送周期为tp。n、n和m均为正整数，n小于等于n。
图2是本发明一种卫星终端测量信号功率的方法的流程示意图，包括如下步骤：
步骤s202，卫星终端以当前时刻为起点，在一个切换周期的每个时间子周期内测量m个相邻频点的信号功率。
在每个时间子周期tb/n内，对m(m≥1)个频点的信号功率进行测量，该m各频点可以是相邻的频点。在每个tb/n时间段内将卫星终端的接收频率切换到一个目标频点上，测量目标频点和目标频点相邻的m-1个频点的信号功率。
在一个广播信号突发的持续时间tb被分成n个时间子周期，可以从第1段到第n-1段分别测量不同的m个相邻频点，到第n段又变成测量和第1段相同的m个频点，如此周期性地重复；切换终端接收频率的周期为(n-1)tb/n。可以理解的是，还可以从第1段到第n段分别测量不同的m个频点，到第n+1段又变成测量和第1段相同的m个频点，如此周期性地重复；其中，n为小于等于n的正整数。
步骤s204，当切换周期循环的总时长首次大于tp时，完成一组n×m个频点的测量，继续下一组频点的信号功率测量，直至测量完成所有待测频点。
其中，一个切换周期的各个时间子周期内的m个频点为依次从待测频点提取的频点。当切换周期循环的总时长首次大于tp时，必然有一个tb/n时间段完整地落在广播信号突发内，在这个时间段内能测到广播信号突发的功率。例如上述n-1段循环的情况，当切换终端接收频率k个周期后
步骤s206，将各个频点测量得到的信号功率中的最大值确定为频点的功率测量值。
当上述周期性地切换终端接收频率，对某个频点的功率作多次测量。当测量时间超过广播信号的发送周期时，取多次测量的最大值作为对该频点功率的最终功率测量值。
本发明实施例提供的上述卫星终端测量信号功率的方法，通过将一个广播信号突发的持续时间tb被分成n个时间子周期，在一个切换周期的每个时间子周期内测量m个频点的信号功率，当切换周期循环的总时长首次大于tp时即完成该组频点的测量，直至完成所有待测频点的测量，将各个频点测量得到的信号功率中的最大值确定为频点的功率测量值；与简单的逐个测量每个频点上信号功率的方法相比，大大加快了频点的功率测量速度，可以对大量频点的信号功率进行快速测量。
因为系统中总的频点数是固定的，所以n和m越大，完成对所有频点的测量所需时间越少。但m受限于终端的接收带宽，n受限于终端接收频率的切换时间及测量精度，所以n和m也不能太大，需要根据实际系统和终端参数合理选取。
上述卫星终端测量信号功率的方法可以应用于卫星终端首次开机进行的频点功率测量。进一步，上述方法还包括：比较各个频点的功率测量值；将功率测量值最大的频点确定为广播信号频点。卫星终端使用上述方法能快速测量系统全部频点上的信号功率，将功率最大的那些频点作为最可能的广播信号频点，以后优先在这些频点上搜索广播信号。上述方法还包括：卫星终端记录广播信号频点，以优先搜索。
进一步，上述方法还包括：卫星终端在上述广播信号频点搜索广播信号；当搜索成功时，卫星终端通过广播信号频点进行入网注册。
本发明实施例提供的上述卫星终端测量信号功率的方法，可以对大量频点的信号功率进行快速测量，将功率最大的那些频点作为最可能的广播信号频点，从而大大减少终端从开机到完成入网注册的时间。
实施例2
本发明实施例2提供了一种卫星终端测量信号功率的方法，应用与某种卫星通信系统中，其信号体制和广播信号特点如下：
某卫星通信系统中，每一帧长40ms，包括24个时隙，每个时隙长度为5/3ms。广播信号突发的持续时间为6个时隙。每8帧有一个广播信号突发，即tp＝320ms，tb＝10ms。广播信号的符号率为rs＝23.4khz，广播信号带宽为b＝1.35rs＝31.59khz。
最简单直接的方法是逐个频点搜索广播信号，每个频点至少需要tp＝320ms时间，系统共有1087个频点，逐个遍历需要347.84s约6分钟。
在本实施例中，选择n＝6，m＝1，即终端配置为每次只接收一个频点的信号，终端使用的采样率fs＝4rs。广播信号的突发持续时间tb＝10ms被分为n＝6小段，每小段长为tb/n＝5/3ms，正好是1个时隙。
如图3所示的切换终端接收频率的示意图，每个时隙切换一次终端接收频率，测量一个频点的功率。以5个时隙为一个周期，重复切换终端接收频率k＝39个周期(共195个时隙，大于广播信号的周期192时隙)，则对每个频点都测量了39次。如果某个频点上有广播信号，这39次测量中必有一次落在广播信号突发内。对于每个频点，取39次测量值的最大值作为对该频点的最终功率测量结果。
在每小段时间tb/n＝5/3ms内，留出前5/9ms作为频率切换时间，则真正用于测量功率的时间是10/9ms，对应104个采样点。可以按如下方式，在时域计算信号的功率：
即104个采样点的i/q数据模方和。其中下表j表示测量序号，j＝1,2,…39。
按上述方法，每325ms可以测5个频点的功率。系统共1087个频点，完成对所有频点的功率测量共需要70.85秒。和简单的逐频点测量的方法相比，速度提高了约5倍。
实施例3
本发明实施例3提供了一种卫星终端测量信号功率的方法，与上述实施例2不同的是，在本实施例中选择n＝6，m＝5，即终端被配置为同时接收m＝5个相邻频点的信号，终端使用的采样率为fs＝4*m*rs。广播信号突发持续时间tb被分成n＝6段，每小段时间为tb/n＝5/3ms。每小段留出前5/9ms作为频率切换时间，真正用于功率测量的时间为10/9ms。
如图4所示的切换终端接收频率的示意图，终端第一次测量1～5号频点的信号，所以接收频率设置为3号频点，第二次测量6～10号频点的信号，所以接收频率设置为8号频点，以此类推。同样，当切换终端接收频率39个周期后，取每个频点的39次测量值的最大值作为该频点的功率测量结果。
由于终端被配置成同时接收m＝5个频点的信号，所以采样率fs＝4*m*rs。图画出了接收带宽等于5倍广播信号带宽的情况，接收带宽主要由终端射频前端的模拟滤波器的带宽决定。图5示出了终端被配置为同时接收5个频点的接收信号示意图。
以某一次将终端接收频率设置为3号频点时为例，按以下步骤分别计算1～5号频点的信号功率：
1.得到真正用于测量功率的信号的i/q数据，信号时长为10/9ms，对应的采样点数为520。
2.将520个采样点补零到fftlen＝1024点。
3.对1024点复信号作fft，并取模方，得到信号的功率谱x(i)i＝0,1,...1023。则频率间隔df＝fs/fftlen＝457hz。
4.分别计算各频点信号的功率，因每个频点占带宽31.59khz，对应频域的连续69个数据。
频点1信号功率：
频点2信号功率：
频点3信号功率：
频点4信号功率：
频点5信号功率：
其中下标j表示测量序号，j＝1,2…39。当39次测量完成后，取39次测量的最大值作为该频点的功率测量值。
按上述方法，每325ms可测量25个频点的功率。系统共有1087个频点，完成对所有频点的功率测量只需14.3秒。比实施例1中的方法速度提高了5倍。比简单的逐频点测量的方法相比，速度提高了约24倍。
下面对上述实施例功率测量方案进行了仿真。取m＝5，即从每一次的采样数据测量相邻5个信道的功率。5个信道中只有一个是广播频点(第3个频点)，该频点上有周期性播发的广播消息，其余频点上没有信号发送。终端按以上实施例方法测量功率，将测量到的功率最大的频点判断为广播信号频点，如果是功率最大的是3号频点，则判断正确，否则为判断错误。仿真50000次，统计判断错误的概率，结果记录在表1中：
表1
表1是终端接收的信号的信噪比与判断错误的概率的关系。可以看到，随着信噪比的增加，判断错误的概率显著下降。当信噪比高于4db时，判断错误的概率小于2e-4。当信噪比高于5db时，50000次仿真中没有判断错误的情况发生。
实施例4
本发明实施例4提供了一种卫星终端测量信号功率的装置，卫星终端被配置为同时接收m个频点的信号；一个广播信号突发的持续时间tb被分成n个时间子周期，每个时间子周期的时长为tb/n；其中n个时间子周期作为一个切换周期；一个广播信号的发送周期为tp；参见图6所示的卫星终端测量信号功率的装置的结构示意图，包括：测量模块61、循环模块62和功率确定模块63，上述各模块的功能如下：
测量模块61，用于卫星终端以当前时刻为起点，在一个切换周期的每个时间子周期内测量m个频点的信号功率；
循环模块62，用于当切换周期循环的总时长首次大于tp时，完成一组n×m个频点的测量，继续下一组频点的信号功率测量，直至测量完成所有待测频点；其中，一个切换周期的各个时间子周期内的m个频点为依次从待测频点提取的频点；n、n和m均为正整数，n小于等于n；
功率确定模块63，用于将各个频点测量得到的信号功率中的最大值确定为频点的功率测量值。
进一步，测量模块还用于：在每个tb/n时间段内将卫星终端的接收频率切换到一个目标频点上，测量目标频点和目标频点相邻的m-1个频点的信号功率。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的卫星终端测量信号功率的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种卫星终端，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例的方法的步骤。
参见图7，本发明实施例还提供一种卫星终端100，包括：处理器70，存储器71，总线72和通信接口73，处理器70、通信接口73和存储器71通过总线72连接；处理器70用于执行存储器71中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器71可能包含高速随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口73(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
总线72可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器71用于存储程序，处理器70在接收到执行指令后，执行程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器70中，或者由处理器70实现。
处理器70可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器70中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器70可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器71，处理器70读取存储器71中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本发明实施例所提供的进行卫星终端测量信号功率的方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
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