具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中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作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。

需要说明的是，本发明提供的传输速率可变的信号解调方法主要应用于短帧突发 通信，适用于通信过程中通信速率随业务变化而发生变化，且需要实时解调的通信系统。此 时认为通信过程发生于较低信噪比下，且系统中存在一个初始频偏、初始相位以 及一个恒定的频偏变化率。在高动态环境下，经过接收机的正交混频，基带接收信号 残余调制的瞬时相位是一个随时间变化的函数。例如假设只存在频偏，则该函数是一条斜 线（斜率体现频偏）。取决于载体的运动规律，该函数的具体波形可能很复杂。如果考虑短帧 突发通信，相当于要研究上述时间函数的一个很短的时域截断。将这个时域截断里面的函 数波形按照幂级数展开，如果只保留常数项和一阶分量，相当于只考虑了初相位和频偏；当 载体的速度变化（即加速度）在突发帧持续时间内不能忽略时，就必须保留常数项、一阶分 量和二阶分量。那么此时，若通信系统的第一个符号的频偏记为，则可以认 为第N个符号的频偏为。

由于该通信系统数据传输速率、数据长度均并不恒定，因此需要特殊的帧结构对帧信息进行说明。本发明中需要将突发帧分为三部分：导频段、勤务段和数据段。其中导频段为全1序列，用于捕获和频偏粗补偿；勤务段用于提供本帧信息，如帧头、帧长度、数据段速率等；数据段用于发送数据。其中，导频段和勤务段信号符号速率保持恒定，而数据段则可以根据不同的业务更改自己的长度和发射速率。当数据段速率发生变化时，勤务段指示数据段速率的字节发生变化。接收端将一帧捕获后会首先对勤务段进行实时解调和译码，并根据勤务段给出的数据段信息初始化数据段的解调模块。这样可以保证数据段的实时、精准解调。此外，接收端还将根据接收到的信号勤务段的帧头部分来确定极性，用来解绝对模糊。

图1是本发明提供的传输速率可变的信号解调方法的流程示意图之一，图2是本发明提供的帧结构示意图，图3是本发明提供的传输速率可变的信号解调方法的流程示意图之二，图4是本发明提供的传输速率可变的信号解调方法的流程示意图之三。下面结合图1-图4描述本发明的传输速率可变的信号解调方法，包括：

步骤101：捕获用户发送的扩频信号，并根据所述扩频信号的导频段，对所述扩频信号进行频偏和相位的粗补偿；

在本步骤中，首先捕获用户发送的扩频信号，并根据扩频信号的导频段，对扩频信号进行频偏和相位的粗补偿。

步骤102：将所述扩频信号的勤务段分为多个子勤务段依次进行缓存，并对缓存好的子勤务段数据进行解调；其中，在对缓存好的子勤务段数据进行解调时，对所述子勤务段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子勤务段相位连续的下一子勤务段数据的参考相位；

在本步骤中，为了对抗频偏变化率带来的影响，同时为了保证信号的实时解调，以 便在短时间内解出勤务段的信号，进而根据勤务段的信息对数据段信号的接收进行调整， 本发明将解帧后的扩频信号的勤务段进行分段缓存处理，此时由于每一段数据频偏变化率数值较小，可以认为在此分段内频偏为一个恒定的值，或者说在此分段内使用频偏的 数学期望来描述这个线性变化的频偏时产生的误差是可以接受的。

在本步骤中，对于每一段缓存好的子勤务段数据采用本地模板或快速傅式变换FFT（Fast Fourier Transformation）对频偏和相位进行搜索，并生成下一段子勤务段数据的参考相位。需要说明的是，由于搜索频偏需要使用平方去调制，在此过程中极易造成相位模糊，因此需要保证相位的连续。即：对于分段后的第一段勤务段数据，本发明使用解调后帧头部分的极性来判定其绝对相位，并生成下一段勤务段数据的参考相位，此后根据每一段勤务段数据所解出的相位均与上一段生成的相位保持连续，即可保证每段数据的相位正确。

在本步骤中，根据子勤务段数据的频偏估计值，对勤务段本地模板进行预补偿，得到细化后的勤务段本地模板，并基于细化后的勤务段本地模板，对下一子勤务段数据进行平方去调制，确定下一子勤务段数据的频偏和相位的估计值。因此，对于每一段勤务段数据搜索出来的频偏，一方面用于本勤务段数据的残余频偏的去除；另一方面反馈给系统的前段模块，对下一段数据进行预补偿。这样可以逐渐降低频偏的绝对值，进而逐渐使用细化模板对频偏进行更加精细的搜索。

在本步骤中，对勤务段完成解调后，对数据段数据的长度和速率进行初始化。并根据速率档位切换本地模板，并生成数据段信号初始相位。

步骤103：在所述扩频信号的勤务段解调结束后，根据所述扩频信号的数据段数据的传输速率，将所述扩频信号的数据段分为多个子数据段依次进行缓存，并对缓存好的子数据段数据进行解调；其中，在对缓存好的子数据段数据进行解调时，对所述子数据段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子数据段相位连续的下一子数据段数据的参考相位。

在本步骤中，在扩频信号的勤务段解调结束后，根据数据段数据的传输速率的不同，将扩频信号的数据段分为不同长度的子数据段依次进行缓存。然后对于每一段缓存好的子数据段数据采用本地模板或FFT对频偏和相位进行搜索，并生成下一段子数据段数据的参考相位。需要说明的是，由于搜索频偏需要使用平方去调制，在此过程中极易造成相位模糊，因此需要保证相位的连续。即：对于分段后的第一段数据段数据，本发明使用解调后帧头部分的极性来判定其绝对相位，并生成下一段数据段数据的参考相位，此后根据每一段数据段数据所解出的相位均与上一段生成的相位保持连续，即可保证每段数据的相位正确。

在本步骤中，根据子数据段数据的频偏估计值，对数据段本地模板进行预补偿，得到细化后的数据段本地模板，并基于细化后的数据段本地模板，对下一子数据段数据进行平方去调制，确定下一子数据段数据的频偏和相位的估计值。因此，对于每一段数据段数据搜索出来的频偏，一方面用于本数据段数据的残余频偏的去除；另一方面反馈给系统的前段模块，对下一段数据进行预补偿。这样可以逐渐降低频偏的绝对值，进而逐渐使用细化模板对频偏进行更加精细的搜索。

本发明提供的传输速率可变的信号解调方法，通过捕获用户发送的扩频信号，并根据扩频信号的导频段，对扩频信号进行频偏和相位的粗补偿。然后将所述扩频信号的勤务段分为多个子勤务段依次进行缓存，并对缓存好的子勤务段数据进行解调；其中，在对缓存好的子勤务段数据进行解调时，对子勤务段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子勤务段相位连续的下一子勤务段数据的参考相位。在扩频信号的勤务段解调结束后，根据扩频信号的数据段数据的传输速率，将扩频信号的数据段分为多个子数据段依次进行缓存，并对缓存好的子数据段数据进行解调；其中，在对缓存好的子数据段数据进行解调时，对子数据段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子数据段相位连续的下一子数据段数据的参考相位。由此可见，本发明适用于同一段信号的变速率传输，相比于传统算法的恒定速率解调，本发明可以对同一段信号的不同位置的不同速率进行不同精度的频偏相位估计，通过对分段缓存解调的方式，极大程度减小了频偏变化率对本段频偏估计值的影响，以至于可以忽略频偏变化率，从而实现对低轨卫星运动造成的多普勒现象所产生的频偏进行精准搜索和补偿。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，在对缓存好的子勤务段数据进行解调时，对所述子勤务段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子勤务段相位连续的下一子勤务段数据的参考相位，包括：

基于勤务段本地模板，对所述子勤务段数据进行平方去调制，确定所述子勤务段数据的频偏和相位的估计值；

其中，在确定所述首段子勤务段数据的频偏和相位的估计值后，根据所述扩频信号的帧头数据和本地帧头数据，对所述首段子勤务段数据相位的估计值进行修正，得到修正后的相位估计值；

根据所述首段子勤务段数据的频偏估计值和修正后的相位估计值，对所述首段子勤务段数据进行补偿，并根据所述修正后的相位估计值计算所述首段子勤务段数据最后一比特数据的相位，将其作为下一子勤务段数据的参考相位，以使在确定下一子勤务段数据的相位估计值后，根据所述参考相位对所述下一子勤务段数据的相位估计值进行修正，从而保证相邻子勤务段数据的相位连续。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，在对缓存好的子数据段数据进行解调时，对所述子数据段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子数据段相位连续的下一子数据段数据的参考相位，包括：

基于数据段本地模板，对所述子数据段数据进行平方去调制，确定所述子数据段数据的频偏和相位的估计值；

其中，在确定所述首段子数据段数据的频偏和相位的估计值后，根据所述扩频信号的帧头数据和本地帧头数据，对所述首段子数据段数据相位的估计值进行修正，得到修正后的相位估计值；

根据所述首段子数据段数据的频偏估计值和修正后的相位估计值，对所述首段子数据段数据进行补偿，并根据所述修正后的相位估计值计算所述首段子数据段数据最后一比特数据的相位，将其作为下一子数据段数据的参考相位，以使在确定下一子数据段数据的相位估计值后，根据所述参考相位对所述下一子数据段数据的相位估计值进行修正，从而保证相邻子数据段数据的相位连续。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，还包括：

根据所述首段子数据段数据的频偏估计值，对所述扩频信号进行预补偿，并基于预补偿后的扩频信号，选择频偏精度更高的数据段本地模板对下一子数据段数据进行平方去调制，从而确定下一子数据段数据的频偏和相位的估计值。

在本实施例中，需要说明的是，对于各个子勤务段数据，均基于勤务段本地模板进行调试，对于各个子数据段数据，除首段子数据段外的其他子数据段均采用通过首段子数据段数据的频偏估计值进行预补偿后的扩频信号所确定的频偏精度更高的数据段本地模板进行调制。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，根据所述扩频信号的数据段数据的传输速率，将所述扩频信号的数据段分为多个子数据段依次进行缓存，包括：

根据所述数据段数据的传输速率的不同，将所述扩频信号的数据段分为不同长度的子数据段依次进行缓存。

下面通过具体实施例进行说明：

实施例一：

在本实施例中，以勤务段包含384个符号，速率2Ksps为例，其中前32个符号为同步头；数据段则以包含10240个符号，速率250sps、500sps、2ksps、4ksps、8ksp、32ksps、256ksps为例；首先对接收数据进行分段缓存，其中勤务段64符号一段，则可将勤务段分为6段，而数据段则根据业务速率不同2k以下的速率档位按256个符号一段，而2k及2k以上的部分按128个符号一段进行分段。然后生成勤务段、数据段搜索频偏变化率所需要的模板。由于勤务段残余频偏动态范围较大，因而使用较为粗的模板进行搜索，本方案中以±64Hz残余频偏为例，那么可以生成64个，频率范围为-64Hz~+64Hz，间隔为2Hz的正弦波。对于数据段，则可以生成范围为-16Hz~+16Hz，间隔为0.5Hz的正弦波。再然后对分段后的数据进行平方去调制（假设为BPSK）调制。对于第一端数据，使用勤务段模板与之相乘并累加，对得到的结果取绝对值，找出最大绝对值对应的模板的频率作为第一段数据的频偏估计值，并估计其相位。

在本实施例中，对第一段数据进行频偏、相位补偿，取帧头部分与本地帧头比较极性，若同相则保持相位估计的结果，否则则对相位估计结果加π。

在本实施例中，根据估计出的相位，计算本段数据最后一比特数据的相位，作为下一段数据的参考相位。由于第二段及以后的数据无法通过比较帧头的方式进行相位纠正，因此只能通过与上一段生成的参考相位进行比较，来解模糊。只要保证每一段数据计算出的相位与上一段相位连续，那么只要将第一段数据的相位解对，就可以保证后续所有段数据的相位正确。

本发明的有益效果如下：

本发明可以对帧长度未知的一帧数据实时的、可以适应可变速率的迭代解调。相比于普通的对整帧进行缓存后进行解调的算法，具有更好的实时性，不仅可以实时向收端反馈频偏值，还可以指导后续数据进行帧长度更改或数据符号速率的变更。

本发明可以对低轨卫星运动造成的多普勒现象所产生的频偏进行精准搜索和补偿。相比于传统FFT搜索频偏的方法，本发明精度更高，运算量更小，可以通过并行运算的方法节约时延，用以保证信号传输的实时性；

本发明可以同时可以适应同一段信号的变速率传输。相比于传统算法的恒定速率解调，本发明可以对同一帧信号的不同位置的不同速率进行不同精度的频偏相位估计，选择适合本速率的最优模板进行频偏搜索，不仅节约了时间，更节约了存储、运算资源。

本发明对频偏变化率不敏感。由于分段长度、分段数可控，可以通过对分段长度的更改使得频偏变化率对本段频偏估计模块引起的影响极小，以至于可以忽略频偏变化率。

本发明具有较高的实时性和准确性，且有较低的实现复杂度。

下面对本发明提供的传输速率可变的信号解调装置进行描述，下文描述的传输速率可变的信号解调装置与上文描述的传输速率可变的信号解调方法可相互对应参照。

如图5所示，本发明提供的一种传输速率可变的信号解调装置，包括：

第一处理模块1，用于捕获用户发送的扩频信号，并根据所述扩频信号的导频段，对所述扩频信号进行频偏和相位的粗补偿；

第二处理模块2，用于将所述扩频信号的勤务段分为多个子勤务段进行缓存，并依次对缓存好的子勤务段数据进行解调；其中，在对缓存好的子勤务段数据进行解调时，对所述子勤务段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子勤务段相位连续的下一子勤务段数据的参考相位；

第三处理模块3，用于在所述扩频信号的勤务段解调结束后，根据所述扩频信号的数据段数据的传输速率，将所述扩频信号的数据段分为多个子数据段进行缓存，并依次对缓存好的子数据段数据进行解调；其中，在对缓存好的子数据段数据进行解调时，对所述子数据段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子数据段相位连续的下一子数据段数据的参考相位。

在本实施例中，首先捕获用户发送的扩频信号，并根据扩频信号的导频段，对扩频信号进行频偏和相位的粗补偿。

在本实施例中，为了对抗频偏变化率带来的影响，同时为了保证信号的实时解调， 以便在短时间内解出勤务段的信号，进而根据勤务段的信息对数据段信号的接收进行调 整，本发明将解帧后的扩频信号的勤务段进行分段缓存处理，此时由于每一段数据频偏变 化率数值较小，可以认为在此分段内频偏为一个恒定的值，或者说在此分段内使用频 偏的数学期望来描述这个线性变化的频偏时产生的误差是可以接受的。

在本实施例中，对于每一段缓存好的子勤务段数据采用本地模板或FFT对频偏和相位进行搜索，并生成下一段子勤务段数据的参考相位。需要说明的是，由于搜索频偏需要使用平方去调制，在此过程中极易造成相位模糊，因此需要保证相位的连续。即：对于分段后的第一段勤务段数据，本发明使用解调后帧头部分的极性来判定其绝对相位，并生成下一段勤务段数据的参考相位，此后根据每一段勤务段数据所解出的相位均与上一段生成的相位保持连续，即可保证每段数据的相位正确。

在本实施例中，根据子勤务段数据的频偏估计值，对勤务段本地模板进行预补偿，得到细化后的勤务段本地模板，并基于细化后的勤务段本地模板，对下一子勤务段数据进行平方去调制，确定下一子勤务段数据的频偏和相位的估计值。因此，对于每一段勤务段数据搜索出来的频偏，一方面用于本勤务段数据的残余频偏的去除；另一方面反馈给系统的前段模块，对下一段数据进行预补偿。这样可以逐渐降低频偏的绝对值，进而逐渐使用细化模板对频偏进行更加精细的搜索。

在本实施例中，对勤务段完成解调后，对数据段数据的长度和速率进行初始化。并根据速率档位切换本地模板，并生成数据段信号初始相位。

在本实施例中，在扩频信号的勤务段解调结束后，根据数据段数据的传输速率的不同，将扩频信号的数据段分为不同长度的子数据段依次进行缓存。然后对于每一段缓存好的子数据段数据采用本地模板或FFT对频偏和相位进行搜索，并生成下一段子数据段数据的参考相位。需要说明的是，由于搜索频偏需要使用平方去调制，在此过程中极易造成相位模糊，因此需要保证相位的连续。即：对于分段后的第一段数据段数据，本发明使用解调后帧头部分的极性来判定其绝对相位，并生成下一段数据段数据的参考相位，此后根据每一段数据段数据所解出的相位均与上一段生成的相位保持连续，即可保证每段数据的相位正确。

在本实施例中，根据子数据段数据的频偏估计值，对数据段本地模板进行预补偿，得到细化后的数据段本地模板，并基于细化后的数据段本地模板，对下一子数据段数据进行平方去调制，确定下一子数据段数据的频偏和相位的估计值。因此，对于每一段数据段数据搜索出来的频偏，一方面用于本数据段数据的残余频偏的去除；另一方面反馈给系统的前段模块，对下一段数据进行预补偿。这样可以逐渐降低频偏的绝对值，进而逐渐使用细化模板对频偏进行更加精细的搜索。

本发明提供的传输速率可变的信号解调装置，通过捕获用户发送的扩频信号，并根据扩频信号的导频段，对扩频信号进行频偏和相位的粗补偿。然后将所述扩频信号的勤务段分为多个子勤务段依次进行缓存，并对缓存好的子勤务段数据进行解调；其中，在对缓存好的子勤务段数据进行解调时，对子勤务段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子勤务段相位连续的下一子勤务段数据的参考相位。在扩频信号的勤务段解调结束后，根据扩频信号的数据段数据的传输速率，将扩频信号的数据段分为多个子数据段依次进行缓存，并对缓存好的子数据段数据进行解调；其中，在对缓存好的子数据段数据进行解调时，对子数据段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子数据段相位连续的下一子数据段数据的参考相位。由此可见，本发明适用于同一段信号的变速率传输，相比于传统算法的恒定速率解调，本发明可以对同一段信号的不同位置的不同速率进行不同精度的频偏相位估计，通过对分段缓存解调的方式，极大程度减小了频偏变化率对本段频偏估计值的影响，以至于可以忽略频偏变化率，从而实现对低轨卫星运动造成的多普勒现象所产生的频偏进行精准搜索和补偿。

图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)601、通信接口(Communications Interface)603、存储器(memory)602和通信总线604，其中，处理器601，通信接口603，存储器602通过通信总线604完成相互间的通信。处理器601可以调用存储器602中的逻辑指令，以执行传输速率可变的信号解调方法，该方法包括：捕获用户发送的扩频信号，并根据所述扩频信号的导频段，对所述扩频信号进行频偏和相位的粗补偿；将所述扩频信号的勤务段分为多个子勤务段依次进行缓存，并对缓存好的子勤务段数据进行解调；其中，在对缓存好的子勤务段数据进行解调时，对所述子勤务段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子勤务段相位连续的下一子勤务段数据的参考相位；在所述扩频信号的勤务段解调结束后，根据所述扩频信号的数据段数据的传输速率，将所述扩频信号的数据段分为多个子数据段依次进行缓存，并对缓存好的子数据段数据进行解调；其中，在对缓存好的子数据段数据进行解调时，对所述子数据段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子数据段相位连续的下一子数据段数据的参考相位。

此外，上述的存储器602中的逻辑指令可以通过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-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的传输速率可变的信号解调方法，该方法包括：捕获用户发送的扩频信号，并根据所述扩频信号的导频段，对所述扩频信号进行频偏和相位的粗补偿；将所述扩频信号的勤务段分为多个子勤务段依次进行缓存，并对缓存好的子勤务段数据进行解调；其中，在对缓存好的子勤务段数据进行解调时，对所述子勤务段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子勤务段相位连续的下一子勤务段数据的参考相位；在所述扩频信号的勤务段解调结束后，根据所述扩频信号的数据段数据的传输速率，将所述扩频信号的数据段分为多个子数据段依次进行缓存，并对缓存好的子数据段数据进行解调；其中，在对缓存好的子数据段数据进行解调时，对所述子数据段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子数据段相位连续的下一子数据段数据的参考相位。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的传输速率可变的信号解调方法，捕获用户发送的扩频信号，并根据所述扩频信号的导频段，对所述扩频信号进行频偏和相位的粗补偿；将所述扩频信号的勤务段分为多个子勤务段依次进行缓存，并对缓存好的子勤务段数据进行解调；其中，在对缓存好的子勤务段数据进行解调时，对所述子勤务段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子勤务段相位连续的下一子勤务段数据的参考相位；在所述扩频信号的勤务段解调结束后，根据所述扩频信号的数据段数据的传输速率，将所述扩频信号的数据段分为多个子数据段依次进行缓存，并对缓存好的子数据段数据进行解调；其中，在对缓存好的子数据段数据进行解调时，对所述子数据段数据进行频偏和相位的搜索，并生成用于保证相邻子数据段相位连续的下一子数据段数据的参考相位。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。