阅读说明：本技术 基于卫星通信对抗系统的实时帧同步系统及方法 (Real-time frame synchronization system and method based on satellite communication countermeasure system ) 是由 赵明 樊龙飞 于 2020-04-26 设计创作，主要内容包括：本发明属于卫星通信技术领域,具体涉及基于卫星通信对抗系统的实时帧同步系统及方法。所述系统包括：所述系统包括：信号处理装置、处理器和上位机；所述信号处理器装置信号连接于处理器；所述处理器分别信号连接于信号处理装置和上位机；所述上位机提供给操作人员将接收主站信号的参数下发至处理器；所述处理器,用于将主站信号的参数发送至信号处理装置,同时提取帧计划表格,发送给信号处理装置。其能够在保证超帧周期不变的情况下,实现帧计划的实时变化；同时,本发明还具有适用性广和节省资源的优点。(The invention belongs to the technical field of satellite communication, and particularly relates to a real-time frame synchronization system and a real-time frame synchronization method based on a satellite communication countermeasure system. The system comprises: the system comprises: the device comprises a signal processing device, a processor and an upper computer; the signal processor device is in signal connection with the processor; the processor is respectively in signal connection with the signal processing device and the upper computer; the upper computer provides the parameters for the operator to send the parameters for receiving the master station signals to the processor; and the processor is used for sending the parameters of the master station signals to the signal processing device, extracting the frame plan table and sending the frame plan table to the signal processing device. The method can realize real-time change of the frame plan under the condition of ensuring that the superframe period is not changed; meanwhile, the invention also has the advantages of wide applicability and resource saving.)

基于卫星通信对抗系统的实时帧同步系统及方法

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，具体涉及基于卫星通信对抗系统的实时帧同步系统及方法。

背景技术

卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响(可靠性高)；只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速)；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信(多址特点)；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量；同一信道可用于不同方向或不同区间(多址联接)。

在通信领域中，信号是表示消息的物理量，如电信号可以通过幅度、频率、相位的变化来表示不同的消息。干扰是指对有用信号的接收造成损伤。干扰一般由以下两种，串扰：电子学上两条信号线之间的耦合现象。无线电干扰：通过发送无线电信号来降低信噪比的方式，达到破坏通信、阻止广播电台信号的行为。

卫星通信系统包括通信和保障通信的全部设备。一般由空间分系统、通信地球站、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统等四部分组成。

1.跟踪遥测及指令分系统：跟踪遥测及指令分系统负责对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入静止轨道上的指定位置。待卫星正常运行后，要定期对卫星进行轨道位置修正和姿态保持。

2.监控管理分系统：监控管理分系统负责对定点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的检测和控制，例如卫星转发器功率、卫星天线增益以及各地球站发射的功率、射频频率和带宽等基本通信参数进行监控，以保证正常通信。

3.空间分系统(通信卫星)：通信卫星主要包括通信系统、遥测指令装置、控制系统和电源装置(包括太阳能电池和蓄电池)等几个部分。通信系统是通信卫星上的主体，它主要包括一个或多个转发器，每个转发器能同时接收和转发多个地球站的信号，从而起到中继站的作用。

4.通信地球站：通信地球站是微波无线电收、发信站，用户通过它接入卫星线路，进行通信。

由于我们要监测的卫星网络并非我们自己所设计，因此，通常我们需要利用各种信号分析工具提取出信号特征参数，如：独特码、译码规格、扰码规格以及帧计划规格等参数，然后根据这些参数来设计我们的解调设备。传统的卫星监测系统中，自适应载波接收设备只能在译码时遍历所有规格，才能解出正确的数据。这样的设备总的接收符号速率低(原因：接收符号速率严重依赖于译码器的速度，如果采用多个译码器，则又会增加许多逻辑资源)，且必须在基带帧携带CRC指示的情况下才能使用。为了解决此问题，必须采用帧计划引导的方式，指示当前突发的译码规格，这样就避免了译码器需要遍历才能正确译码；同时，取消了基带帧必须携带CRC指示应用场景的限制。而为了能够使用帧计划引导，又必须实现帧计划的同步，因此，帧计划的同步方法就显得尤为重要。

离线的帧计划虽然不用接收主站的载波信号就可以引导整个网络小站的接收，但是，应用场景受限制。它只能接收帧计划在一段时间内不变的应用场景，不能解决帧计划实时变化的应用场景。为了能够解决帧计划实时变化的应用场景，就必须接收主站的载波，根据载波指示，实时提取帧计划。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供基于卫星通信对抗系统的实时帧同步系统及方法，其能够在保证超帧周期不变的情况下，实现帧计划的实时变化；同时，本发明还具有适用性广和节省资源的优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

基于卫星通信对抗系统的实时帧同步系统，所述系统包括：所述系统包括：信号处理装置、处理器和上位机；所述信号处理器装置信号连接于处理器；所述处理器分别信号连接于信号处理装置和上位机；所述上位机提供给操作人员将接收主站信号的参数下发至处理器；所述处理器，用于将主站信号的参数发送至信号处理装置，同时提取帧计划表格，发送给信号处理装置；所述信号处理装置，进行信号处理的步骤至少包括：接收来自处理器的主站信号的参数和帧计划表格，进行帧同步引导和译码引导，同时，根据接收信号提取的帧计划表和NCR时刻信息，在帧同步引导和译码引导后，进行帧同步和译码工作。

进一步的，所述信号处理装置包括：模数转换器、数字下变频单元、帧同步单元、解调器、译码器、DVB接收单元、NCR同步计数器单元、帧同步引导单元、时间戳添加单元和译码引导单元；所述模数转换器信号连接于数字下变频单元；所述数字下变频单元分别信号连接于帧同步单元和模数转换器；所述帧同步单元分别信号连接于解调器、数字下变频单元、帧同步引导单元和时间戳添加单元；所述解调器分别信号连接于帧同步单元、时间戳添加单元和译码器；所述译码器分别信号连接于解调器、译码引导单元和上位机；所述DVB接收单元分别信号连接于处理器和NCR同步计数器单元；所述NCR同步计数器单元分别信号连接于帧同步引导单元、时间戳添加单元、DVB接收单元和处理器；所述帧同步引导单元分别信号连接于帧同步单元、NCR同步计数器单元和处理器；所述时间戳添加单元分别信号连接于NCR同步计数器单元、帧同步单元、解调器和译码引导单元；所述译码引导单元分别信号连接于译码器、时间戳添加单元和处理器；所述处理器分别信号连接于DVB接收单元、NCR同步计数器单元、帧同步引导单元、译码引导单元和上位机；所述上位机分别信号连接于处理器和译码器。

进一步的，所述主站信号的参数至少包括：主站信号的独特码、译码规格、扰码规格和帧计划规格。

进一步的，所述帧同步引导单元，指示当前突发的译码规格，使得译码器无须遍历即可正确译码。

一种基于卫星通信对抗系统的实时帧同步方法，所述方法执行以下步骤：

步骤S1：进行帧计划提取与下发；

步骤S2：进行帧计划的引导。

进一步的，所述步骤S1：进行帧计划提取与下发的方法依次执行以下步骤：信号处理装置采集主站发送的信号；分析主站信令规格以及帧计划表；上位机下发接收主站的信号参数至处理器；处理器将接收到的主站的信号参数下发至DVB接收单元；信号处理装置中的解调器进行锁定，将接收到的数据发送给处理器；处理器根据信号处理装置提取的主站信令规格，进行信令分析，提取帧计划表格；处理器将提取的帧计划实时发送给帧同步引导单元和译码单元。

进一步的，所述步骤S2：进行帧计划的引导的方法依次执行以下步骤：DVB接收单元接收信号后，进行帧计划表格提取，处理器根据接收到的帧计划表格，下发整个超帧时刻信息对应的帧同步参数给帧同步引导单元，下发整个译码参数给译码引导单元；帧同步引导单元根据NCR同步计数器提供的时刻信息，引导帧同步单元工作；译码引导单元根据NCR同步计数器提供的时刻信息，引导译码器工作。

进一步的，所述信号处理装置包括：模数转换器、数字下变频单元、帧同步单元、解调器、译码器、DVB接收单元、NCR同步计数器单元、帧同步引导单元、时间戳添加单元和译码引导单元；所述模数转换器信号连接于数字下变频单元；所述数字下变频单元分别信号连接于帧同步单元和模数转换器；所述帧同步单元分别信号连接于解调器、数字下变频单元、帧同步引导单元和时间戳添加单元；所述解调器分别信号连接于帧同步单元、时间戳添加单元和译码器；所述译码器分别信号连接于解调器、译码引导单元和上位机；所述DVB接收单元分别信号连接于处理器和NCR同步计数器单元；所述NCR同步计数器单元分别信号连接于帧同步引导单元、时间戳添加单元、DVB接收单元和处理器；所述帧同步引导单元分别信号连接于帧同步单元、NCR同步计数器单元和处理器；所述时间戳添加单元分别信号连接于NCR同步计数器单元、帧同步单元、解调器和译码引导单元；所述译码引导单元分别信号连接于译码器、时间戳添加单元和处理器；所述处理器分别信号连接于DVB接收单元、NCR同步计数器单元、帧同步引导单元、译码引导单元和上位机；所述上位机分别信号连接于处理器和译码器。

进一步的，所述主站信号的参数至少包括：主站信号的独特码、译码规格、扰码规格和帧计划规格。

进一步的，所述帧同步引导单元，指示当前突发的译码规格，使得译码器无须遍历即可正确译码。

本发明的基于卫星通信对抗系统的实时帧同步系统及方法，具有如下有益效果：

1.适用性广：本发明在基带帧没有携带CRC指示的情况下依然可以使用；

2.使用方便：本发明通过接收主站信号实时提取帧计划，无需在使用过程中，离线导入帧计划；

3.功能强大：本发明能够实现每个超帧帧计划实时变化的应用场景；

4.节省资源：本发明可以引导帧同步模块以及解调模块，可以大大节省资源。

附图说明

图1为本发明实施例提供的卫星通信网络物理层整体结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的卫星通信MF-TDMA网络帧结构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基于卫星通信对抗系统的实时帧同步系统的系统结构示意图；

图4为本发明实施例提供的基于卫星通信对抗系统的实时帧同步方法的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，基于卫星通信对抗系统的实时帧同步系统，所述系统包括：所述系统包括：信号处理装置、处理器和上位机；所述信号处理器装置信号连接于处理器；所述处理器分别信号连接于信号处理装置和上位机；所述上位机提供给操作人员将接收主站信号的参数下发至处理器；所述处理器，用于将主站信号的参数发送至信号处理装置，同时提取帧计划表格，发送给信号处理装置；所述信号处理装置，进行信号处理的步骤至少包括：接收来自处理器的主站信号的参数和帧计划表格，进行帧同步引导和译码引导，同时，根据接收信号提取的帧计划表和NCR时刻信息，在帧同步引导和译码引导后，进行帧同步和译码工作。

具体的，由于我们要监测的卫星网络并非我们自己所设计，因此，通常我们需要利用各种信号分析工具提取出信号特征参数，如：独特码、译码规格、扰码规格以及帧计划规格等参数，然后根据这些参数来设计我们的解调设备。传统的卫星监测系统中，自适应载波接收设备只能在译码时遍历所有规格，才能解出正确的数据。这样的设备总的接收符号速率低(原因：接收符号速率严重依赖于译码器的速度，如果采用多个译码器，则又会增加许多逻辑资源)，且必须在基带帧携带CRC指示的情况下才能使用。为了解决此问题，必须采用帧计划引导的方式，指示当前突发的译码规格，这样就避免了译码器需要遍历才能正确译码；同时，取消了基带帧必须携带CRC指示应用场景的限制。而为了能够使用帧计划引导，又必须实现帧计划的同步，因此，帧计划的同步方法就显得尤为重要。

离线的帧计划虽然不用接收主站的载波信号就可以引导整个网络小站的接收，但是，应用场景受限制。它只能接收帧计划在一段时间内不变的应用场景，不能解决帧计划实时变化的应用场景。为了能够解决帧计划实时变化的应用场景，就必须接收主站的载波，根据载波指示，实时提取帧计划。

实施例2

在上一实施例的基础上，所述信号处理装置包括：模数转换器、数字下变频单元、帧同步单元、解调器、译码器、DVB接收单元、NCR同步计数器单元、帧同步引导单元、时间戳添加单元和译码引导单元；所述模数转换器信号连接于数字下变频单元；所述数字下变频单元分别信号连接于帧同步单元和模数转换器；所述帧同步单元分别信号连接于解调器、数字下变频单元、帧同步引导单元和时间戳添加单元；所述解调器分别信号连接于帧同步单元、时间戳添加单元和译码器；所述译码器分别信号连接于解调器、译码引导单元和上位机；所述DVB接收单元分别信号连接于处理器和NCR同步计数器单元；所述NCR同步计数器单元分别信号连接于帧同步引导单元、时间戳添加单元、DVB接收单元和处理器；所述帧同步引导单元分别信号连接于帧同步单元、NCR同步计数器单元和处理器；所述时间戳添加单元分别信号连接于NCR同步计数器单元、帧同步单元、解调器和译码引导单元；所述译码引导单元分别信号连接于译码器、时间戳添加单元和处理器；所述处理器分别信号连接于DVB接收单元、NCR同步计数器单元、帧同步引导单元、译码引导单元和上位机；所述上位机分别信号连接于处理器和译码器。

具体的，在实施本发明之前，已经完全分析清楚当前需要监测MF-TDMA网络的所有物理层规格和它所采用的帧计划规格；在非引导模式下实现解调器所有规格；实现了译码器所有规格；实现了NCR全网时钟同步。

实施例3

在上一实施例的基础上，所述主站信号的参数至少包括：主站信号的独特码、译码规格、扰码规格和帧计划规格。

实施例4

在上一实施例的基础上，所述帧同步引导单元，指示当前突发的译码规格，使得译码器无须遍历即可正确译码。

实施例5

一种基于卫星通信对抗系统的实时帧同步方法，所述方法执行以下步骤：

步骤S1：进行帧计划提取与下发；

步骤S2：进行帧计划的引导。

实施例6

在上一实施例的基础上，所述步骤S1：进行帧计划提取与下发的方法依次执行以下步骤：信号处理装置采集主站发送的信号；分析主站信令规格以及帧计划表；上位机下发接收主站的信号参数至处理器；处理器将接收到的主站的信号参数下发至DVB接收单元；信号处理装置中的解调器进行锁定，将接收到的数据发送给处理器；处理器根据信号处理装置提取的主站信令规格，进行信令分析，提取帧计划表格；处理器将提取的帧计划实时发送给帧同步引导单元和译码单元。

实施例7

在上一实施例的基础上，所述步骤S2：进行帧计划的引导的方法依次执行以下步骤：DVB接收单元接收信号后，进行帧计划表格提取，处理器根据接收到的帧计划表格，下发整个超帧时刻信息对应的帧同步参数给帧同步引导单元，下发整个译码参数给译码引导单元；帧同步引导单元根据NCR同步计数器提供的时刻信息，引导帧同步单元工作；译码引导单元根据NCR同步计数器提供的时刻信息，引导译码器工作。

本实发明主要包括：帧计划提取与下发、帧计划引导两部分。具体实现流程如下：

帧计划提取与下发步骤：采集主站发送的信号；使用信号分析工具，分析主站信令规格；设备上电，通过上位机配置接收主站信号的参数给CPU处理器；CPU处理器再将参数信息下发给DVB接收模块；解调器锁定后，将接收到的数据发送给CPU处理器；CPU处理器根据信令分析工具提取的信令分析方法，提取帧计划表格；CPU处理器将提取的帧计划表实时发送给帧同步引导模块和译码引导模块。

译码引导步骤：设备上电，CPU处理器根据接收DVB信号提取的帧计划表，下发整个超帧时刻信息对应的帧同步参数和译码参数给对应的引导模块；引导模块根据NCR时刻信息，引导对应的模块工作。

实施例8

在上一实施例的基础上，所述信号处理装置包括：模数转换器、数字下变频单元、帧同步单元、解调器、译码器、DVB接收单元、NCR同步计数器单元、帧同步引导单元、时间戳添加单元和译码引导单元；所述模数转换器信号连接于数字下变频单元；所述数字下变频单元分别信号连接于帧同步单元和模数转换器；所述帧同步单元分别信号连接于解调器、数字下变频单元、帧同步引导单元和时间戳添加单元；所述解调器分别信号连接于帧同步单元、时间戳添加单元和译码器；所述译码器分别信号连接于解调器、译码引导单元和上位机；所述DVB接收单元分别信号连接于处理器和NCR同步计数器单元；所述NCR同步计数器单元分别信号连接于帧同步引导单元、时间戳添加单元、DVB接收单元和处理器；所述帧同步引导单元分别信号连接于帧同步单元、NCR同步计数器单元和处理器；所述时间戳添加单元分别信号连接于NCR同步计数器单元、帧同步单元、解调器和译码引导单元；所述译码引导单元分别信号连接于译码器、时间戳添加单元和处理器；所述处理器分别信号连接于DVB接收单元、NCR同步计数器单元、帧同步引导单元、译码引导单元和上位机；所述上位机分别信号连接于处理器和译码器。

实施例9

在上一实施例的基础上，所述主站信号的参数至少包括：主站信号的独特码、译码规格、扰码规格和帧计划规格。

实施例10

在上一实施例的基础上，所述帧同步引导单元，指示当前突发的译码规格，使得译码器无须遍历即可正确译码。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。