一种卫星间传输信号的频移补偿方法、装置及设备与流程

本发明涉及通信，特别是指一种卫星间传输信号的频移补偿方法、装置及设备。

背景技术：

1、如今各国对星座网络发展的重视日渐增强。星座网络主要是由低轨卫星(leo)组成，由于大带宽需求，星间一般采用激光通信的方式。目前，高速率传输成为了各国空间激光通信共同追求的一个主要目标：激光通信速率从最初的几kbit/s(千比特每秒)，发展到现在的～10gbit/s(兆比特每秒)，未来将达到～100gbit/s。光通信的接收方式主要有直接探测(im/dd)和相干探测两种，相较于直接探测，相干探测具有较高的性能和灵敏度，在光载荷的重量和功耗上都体现出了优势，也被认为是未来应用的方向，但其系统较为复杂且实现难度大，是目前的研究热点。

2、当前，地面上商用的相干光通信系统已趋于成熟，但空间光相干通信，尤其是卫星间相干光通信仍然面临许多难题。其中最为突出的问题之一是卫星间的高速相对运动带来的多普勒频移会带来星间相干系统中信号光与本振光的频偏，破坏相干条件，极大地劣化信号的接收性能。

技术实现思路

1、本发明提供一种卫星间传输信号的频移补偿方法、装置及设备，解决多普勒频移带来的星间相干系统中信号光和本振光的频偏问题，能够有效提升多普勒频移场景下的接收卫星的相干接收性能。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种卫星间传输信号的频移补偿方法，应用于第二卫星，所述方法包括：

4、接收第一卫星发送的第一光信号，所述第一光信号是所述第一卫星根据多普勒频移目标查找表对所述第一卫星的第一激光器发出的原始光信号进行波长预补偿得到的；

5、将所述第一光信号与所述第二卫星的第二激光器发出的本振光信号进行混频处理，得到当前混频结果；

6、对所述当前混频结果进行频偏估计，得到当前残余频偏；

7、根据所述当前残余频偏与预设纠偏阈值，确定对所述第二激光器发出的本振光信号的波长是否调节的波长调节指令；

8、根据所述波长调节指令和所述当前残余频偏，对所述混频结果进行频偏补偿，得到第二光信号，并输出。

9、可选的，根据所述当前残余频偏与预设纠偏阈值，确定对所述第二激光器发出的本振光信号的波长是否调节的波长调节指令，包括：

10、若所述当前残余频偏大于所述预设纠偏阈值，产生对所述第二激光器发出的本振光信号的波长进行调节的第一波长调节指令，并通过所述第二卫星的第二频率调节控制器向所述第二激光器发送所述第一波长调节指令；否则，不对所述本振光信号的波长进行调节。

11、可选的，根据所述波长调节指令和所述当前残余频偏，对所述混频结果进行频偏补偿，得到第二光信号，包括：

12、重复执行根据所述第一波长调节指令，对所述第二激光器发出的本振光的波长进行调节，得到调节后的本振光信号；将调节后的所述本振光信号与当前接收到的所述第一光信号再次进行混频处理，得到当前混频结果；对所述当前混频结果进行频偏估计，得到当前残余频偏的步骤，直至所述当前残余频偏小于所述预设纠偏阈值时，根据所述当前残余频偏对所述当前混频结果进行频偏补偿，得到第二光信号；

13、在不对所述本振光信号的波长进行调节时，直接根据所述当前残余频偏对所述当前混频结果进行频偏补偿，得到第二光信号。

14、可选的，得到第二光信号后，还包括：

15、当检测到所述第二光信号的误码率超出预设门限时，通过所述第二卫星的第二频率调节控制器向所述第二激光器发送第二波长调节指令，使得所述第二激光器根据所述波长调节指令对本振光信号进行波长调节。

16、可选的，所述第一光信号是所述第一卫星的第一频率调节控制器根据多普勒频移目标查找表对所述第一卫星的第一激光器发出的原始光信号进行波长预补偿得到的。

17、本发明还提供一种卫星间传输信号的频移补偿方法，应用于第一卫星，所述方法包括：

18、获取多普勒频移目标查找表；

19、根据所述多普勒频移目标查找表对所述第一卫星的第一激光器发出的原始光信号进行波长预补偿，得到第一光信号；

20、向第二卫星发送所述第一光信号。

21、可选的，所述多普勒频移目标查找表包括：所述第一卫星的第一频率调节控制器根据所述第一卫星和所述第二卫星在一个运动周期内的星历信息计算得到的多个多普勒频移。

22、可选的，所述多普勒频移随时间的变化满足函数

23、其中，为第一卫星的运动速度，为第二卫星的运动速度，为第一卫星和第二卫星的相对位置方向，为第一卫星和第二卫星的径向相对速度，fd(t)为在第二卫星上接收到信号的多普勒频移，λ为通信波长。

24、本发明还提供一种卫星间传输信号的频移补偿装置，应用于第二卫星，所述装置包括：

25、收发模块，用于接收第一卫星发送的第一光信号，所述第一光信号是所述第一卫星根据多普勒频移目标查找表对所述第一卫星的第一激光器发出的原始光信号进行波长预补偿得到的；

26、处理模块，用于将所述第一光信号与所述第二卫星的第二激光器发出的本振光信号进行混频处理，得到当前混频结果；对所述当前混频结果进行频偏估计，得到当前残余频偏；根据所述当前残余频偏与预设纠偏阈值，确定对所述第二激光器发出的本振光信号的波长是否调节的波长调节指令；根据所述波长调节指令和所述当前残余频偏，对所述混频结果进行频偏补偿，得到第二光信号，并输出。

27、本发明还提供一种卫星间传输信号的频移补偿装置，应用于第一卫星，所述装置包括：

28、处理模块，用于获取多普勒频移目标查找表，根据所述多普勒频移目标查找表对所述第一卫星的第一激光器发出的原始光信号进行波长预补偿，得到第一光信号；

29、收发模块，用于向第二卫星发送所述第一光信号。

30、本发明还提供一种通信设备，包括：处理器、存储有计算机程序的存储器，所述计算机程序被处理器运行时，执行如上所述的方法。

31、本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括：存储指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上所述的方法。

32、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

33、本发明的上述方案，通过接收第一卫星发送的第一光信号，所述第一光信号是所述第一卫星根据多普勒频移目标查找表对所述第一卫星的第一激光器发出的原始光信号进行波长预补偿得到的；将所述第一光信号与所述第二卫星的第二激光器发出的本振光信号进行混频处理，得到当前混频结果；对所述当前混频结果进行频偏估计，得到当前残余频偏；根据所述当前残余频偏与预设纠偏阈值，确定对所述第二激光器发出的本振光信号的波长是否调节的波长调节指令；根据所述波长调节指令和所述当前残余频偏，对所述混频结果进行频偏补偿，得到第二光信号，并输出，从而提升多普勒频移场景下的相干接收性能。

技术特征：

1.一种卫星间传输信号的频移补偿方法，其特征在于，应用于第二卫星，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的卫星间传输信号的频移补偿方法，其特征在于，根据所述当前残余频偏与预设纠偏阈值，确定对所述第二激光器发出的本振光信号的波长是否调节的波长调节指令，包括：

3.根据权利要求2所述的卫星间传输信号的频移补偿方法，其特征在于，根据所述波长调节指令和所述当前残余频偏，对所述混频结果进行频偏补偿，得到第二光信号，包括：

4.根据权利要求2或3所述的卫星间传输信号的频移补偿方法，其特征在于，得到第二光信号后，还包括：

5.根据权利要求1所述的卫星间传输信号的频移补偿方法，其特征在于，所述第一光信号是所述第一卫星的第一频率调节控制器根据多普勒频移目标查找表对所述第一卫星的第一激光器发出的原始光信号进行波长预补偿得到的。

6.一种卫星间传输信号的频移补偿方法，其特征在于，应用于第一卫星，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的卫星间传输信号的频移补偿方法，其特征在于，所述多普勒频移目标查找表包括：所述第一卫星的第一频率调节控制器根据所述第一卫星和所述第二卫星在一个运动周期内的星历信息计算得到的多个多普勒频移。

8.根据权利要求7所述的卫星间传输信号的频移补偿方法，其特征在于，

9.一种卫星间传输信号的频移补偿装置，其特征在于，应用于第二卫星，所述装置包括：

10.一种卫星间传输信号的频移补偿装置，其特征在于，应用于第一卫星，所述装置包括：

11.一种通信设备，其特征在于，包括：处理器、存储有计算机程序的存储器，所述计算机程序被处理器运行时，执行如权利要求1至5任一项所述的方法或者如权利要求6至8任一项所述的方法。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括：存储指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至5任一项所述的方法或者如权利要求6至8任一项所述的方法。

技术总结
本发明提供一种卫星间传输信号的频移补偿方法、装置及设备。所述方法包括：接收第一卫星发送的第一光信号，第一光信号是第一卫星根据多普勒频移目标查找表对第一卫星的第一激光器发出的原始光信号进行波长预补偿得到的；将第一光信号与第二卫星的第二激光器发出的本振光信号进行混频处理，得到当前混频结果；对当前混频结果进行频偏估计，得到当前残余频偏；根据当前残余频偏与预设纠偏阈值，确定对第二激光器发出的本振光信号的波长是否调节的波长调节指令；根据波长调节指令和当前残余频偏，对混频结果进行频偏补偿，得到第二光信号，并输出。本发明的方案能够有效提升多普勒频移场景下的相干接收性能。

技术研发人员：李晗,曹珊,葛大伟,韩柳燕,李允博
受保护的技术使用者：中国移动通信有限公司研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12