低频直流分量滤除方法、解调器及卫星通信设备与流程

1.本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种低频直流分量滤除方法、解调器及卫星通信设备。


背景技术：

2.在卫星通信设备中，解调器的作用是将天线接收到的信号进行解调，其工作流程可以简单概括为：首先将天线接收的模拟信号进行处理，然后对处理后的模拟信号进行采样得到数字信号，再对数字信号进行处理，以将解调出的数据上传给用户。
3.由于采样时会产生直流分量，其会干扰采样后的数字信号，则会影响解调效果。虽然目前现有技术可以滤除零频直流分量，但由于卫星运动的多普勒效应，还会产生低频直流分量，进而如何滤除低频直流分量是至关重要的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低频直流分量滤除方法、解调器及卫星通信设备。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：第一方面，本发明提供一种低频直流分量滤除方法，应用于解调器，所述解调器包括依次电连接的模拟信号处理模块、零频过滤模块、低频过滤模块、数字信号处理模块和低频估计模块，所述低频估计模块与所述低频过滤模块电连接，所述低频直流分量滤除方法包括：所述模拟信号处理模块对接收到的模拟信号进行处理，并对处理后的模拟信号进行采样得到数字信号；所述零频过滤模块按照预设的信号长度从所述数字信号中获取初始信号段，并对所述初始信号段的零频直流分量进行过滤得到待定信号段；所述低频过滤模块按照当前低频参数对所述待定信号段的低频直流分量进行过滤得到待处理信号段；所述数字信号处理模块对所述待处理信号段进行处理得到目标信号段；所述低频估计模块根据所述目标信号段进行低频估计得到新低频参数，并将所述新低频参数反馈给所述低频过滤模块，以使所述低频过滤模块按照所述新低频参数进行过滤。
6.在可选的实施方式中，所述低频过滤模块按照当前低频参数对所述待定信号段的低频直流分量进行过滤得到待处理信号段，包括：所述低频过滤模块按照所述当前低频参数生成所述待定信号段对应的补偿信号段；所述低频过滤模块将所述补偿信号段与所述待定信号段进行相乘，以将所述待定
信号段的低频直流分量转变为零频直流分量；所述低频过滤模块对所述待定信号段的零频直流分量进行过滤得到所述待处理信号段。
7.在可选的实施方式中，所述低频过滤模块对所述待定信号段的零频直流分量进行过滤得到所述待处理信号段，包括：所述低频过滤模块计算所述待定信号段的均值得到所述待定信号段的零频直流分量，并将所述待定信号段与其零频直流分量进行相减得到所述待处理信号段。
8.在可选的实施方式中，所述数字信号处理模块包括帧捕获单元、定时同步单元和频偏纠正单元；所述数字信号处理模块对所述待处理信号段进行处理得到目标信号段，包括：所述帧捕获单元对所述待处理信号段进行帧头捕获得到捕获后的信号段；所述定时同步单元对所述捕获后的信号段进行时差校正得到校正后的信号段；所述频偏纠正单元对所述校正后的信号段进行频偏纠正得到所述目标信号段。
9.在可选的实施方式中，所述低频估计模块根据所述目标信号段进行低频估计得到新低频参数，包括：所述低频估计模块从所述目标信号段中获取导频序列；所述低频估计模块根据所述导频序列进行功率计算得到多个噪声功率；所述多个噪声功率的变化周期与所述待定信号段的低频直流分量的变化周期一致；所述低频估计模块根据所述多个噪声功率进行频率估计得到所述新低频参数。
10.在可选的实施方式中，所述低频估计模块根据所述导频序列进行功率计算得到多个噪声功率，包括：所述低频估计模块按照预设的窗口长度依次滑动，从所述导频序列中获取多个导频组，每个所述导频组包括相同数目的导频值；所述低频估计模块对于每个所述导频组，将所述导频组中的全部导频值进行累加后计算均值获得第一数值，并计算所述第一数值的平方获得所述导频组的信号功率，得到每个所述导频组的信号功率；所述低频估计模块对于每个所述导频组，计算所述导频组中每个导频值的平方后进行累加获得第二数值，并计算所述第二数值的均值获得所述导频组的总功率，得到每个所述导频组的总功率；所述低频估计模块计算每个所述导频组的总功率与信号功率的差值，得到所述多个噪声功率。
11.在可选的实施方式中，所述低频估计模块根据所述多个噪声功率进行频率估计得到所述新低频参数，包括：所述低频估计模块计算所述多个噪声功率的均值得到高斯白噪声的功率，并计算每个所述噪声功率与所述高斯白噪声的功率的差值得到每个目标功率；所述低频估计模块根据全部目标功率和预设变换点数进行快速傅里叶变换得到频率参数；所述低频估计模块按照预设公式，根据所述频率参数、所述预设变换点数和预设导频速率进行频率估计，得到所述新低频参数；
所述预设公式为：；其中，表示新低频参数；表示预设导频速率；表示频率参数；表示预设变换点数。
12.在可选的实施方式中，所述解调器还包括与所述数字信号处理模块电连接的解帧解码模块，所述低频直流分量滤除方法还包括：所述解帧解码模块对所述目标信号段进行解帧和解码得到解调后的信号段。
13.第二方面，本发明提供一种解调器，所述解调器用于实现前述实施方式中任意一项所述的低频直流分量滤除方法。
14.第三方面，本发明提供一种卫星通信设备，所述卫星通信设备包括前述实施方式所述的解调器。
15.本发明提供的低频直流分量滤除方法、解调器及卫星通信设备，模拟信号处理模块对接收到的模拟信号进行处理，并对处理后的模拟信号进行采样得到数字信号；零频过滤模块按照预设的信号长度从数字信号中获取初始信号段，并对初始信号段的零频直流分量进行过滤得到待定信号段；低频过滤模块按照当前低频参数对待定信号段的低频直流分量进行过滤得到待处理信号段；数字信号处理模块对待处理信号段进行处理得到目标信号段；低频估计模块根据目标信号段进行低频估计得到新低频参数，并将新低频参数反馈给低频过滤模块，以使低频过滤模块按照新低频参数进行过滤。通过低频估计模块对低频直流分量进行频率估计，并反馈给低频过滤模块以对低频直流分量进行过滤，同时结合零频过滤模块对零频直流分量进行过滤，从而滤除了数字信号中的直流分量，有效避免了直流分量带来的影响，提升了解调效果。
16.为使本发明的上述目的、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
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
18.图1示出了本发明实施例提供的解调器的结构示意图之一；图2示出了本发明实施例提供的低频直流分量滤除方法的流程示意图之一；图3示出了本发明实施例提供的低频直流分量滤除方法的流程示意图之二；图4示出了本发明实施例提供的解调器的结构示意图之二；图5示出了本发明实施例提供的低频直流分量滤除方法的流程示意图之三；图6示出了本发明实施例提供的解调器的结构示意图之三；图7示出了无直流分量情况下的星座示例图；图8示出了有直流分量情况下的星座示例图；
图9示出了采用现有技术滤除零频直流分量的星座示例图；图10示出了采用本发明实施例提供的低频直流分量滤除方法的星座示例图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
20.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
21.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意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、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
22.在卫星通信设备中，解调器的作用是将天线接收到的信号进行解调，其工作流程可以简单概括为：首先将天线接收的模拟信号进行处理，然后对处理后的模拟信号进行采样得到数字信号，再对数字信号进行处理，以将解调出的数据上传给用户。由于硬件调节等原因，在将处理后的模拟信号转换为数字信号的过程中会产生直流分量，其会干扰采样后的数字信号。
23.例如，假设处理后的模拟信号为，按照时间间隔进行采样，则采样后的数字信号为，其中表示采样后的数字信号，表示实际需要的数字信号，表示直流分量。
24.如果直流分量为零频，那么在一段时间内可以认为其没有变化，则，即直流分量是一个常数值。因此现有技术是利用零频直流分量是一个常数值的特性，来对采样后的数字信号进行过滤，以将其中的直流分量滤除。
25.但是由于卫星运动的多普勒效应，还会产生低频直流分量，则直流分量变为，其中表示零频直流分量的幅度，表示低频直流分量的幅度，表示低频直流分量的频率。虽然与实际所需的数字信号的幅度相比，直流分量的幅度较小，但是直流分量会导致解调器的输出信噪比降低，进而影响解调效率。由此本发明实施例提供了一种低频直流分量滤除方法以解决上述问题。
26.请参阅图1，是本发明实施例提供的解调器的一种结构示意图，其中包括依次电连接的模拟信号处理模块、零频过滤模块、低频过滤模块、数字信号处理模块和低频估计模块，该低频估计模块还与低频过滤模块电连接。下面将以上述图1所示的解调器作为执行主体，对本发明实施例提供的低频直流分量滤除方法进行说明。
27.请参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种低频直流分量滤除方法的流程示意图。
28.步骤s202，模拟信号处理模块对接收到的模拟信号进行处理，并对处理后的模拟信号进行采样得到数字信号；在本实施例中，模拟信号处理模块可以包括频谱搬移单元、模拟滤波单元和模数转换单元。其中，谱搬移单元和模拟滤波单元用于对模拟信号进行处理，模数转换单元用于将模拟信号转换为数字信号。
29.例如，模拟信号处理模块在接收到模拟信号后，频谱搬移单元对接收到的模拟信号进行频谱搬移，得到搬移后的模拟信号；模拟滤波单元对搬移后的模拟信号进行滤波，得到滤波后的模拟信号；模数转换单元按照预设的时间间隔对滤波后的模拟信号进行采样，以将滤波后的模拟信号转换为数字信号。
30.步骤s204，零频过滤模块按照预设的信号长度从数字信号中获取初始信号段，并对初始信号段的零频直流分量进行过滤得到待定信号段；其中，预设的信号长度可以理解为预先设定的零频过滤模块的处理长度，即零频过滤模块每次处理多长的数字信号，假设预设的信号长度为n，n为正整数，则零频过滤模块每次处理的数字信号的长度即为n。
31.在本实施例中，零频过滤模块每次从模拟信号处理模块输出的数字信号中获取初始信号段，该初始信号段的长度即为预设的信号长度。如前述介绍的，初始信号段中包括实际所需的数字信号和直流分量，而直流分量中的零频直流分量是一个常数值，则可以采用零频过滤模块对其中的零频直流分量进行过滤，得到过滤后的初始信号段即为待定信号段。
32.可以理解的是，零频过滤模块会从模拟信号处理模块输出的数字信号中获取到多个初始信号段，但是每个初始信号段的处理方式类似，为了简要，本发明实施例是以一个初始信号段作为示例进行说明。同理，下述的各个模块均是以一个信号段作为示例进行说明。
33.步骤s206，低频过滤模块按照当前低频参数对待定信号段的低频直流分量进行过滤得到待处理信号段；步骤s208，数字信号处理模块对待处理信号段进行处理得到目标信号段；步骤s210，低频估计模块根据目标信号段进行低频估计得到新低频参数，并将新低频参数反馈给低频过滤模块，以使低频过滤模块按照新低频参数进行过滤；可以理解的是，由于零频过滤模块输出的信号段为设定的信号长度，那么后续的低频过滤模块、数字信号处理模块和低频估计模块均是对该信号长度的信号段进行处理。
34.在本实施例中，低频过滤模块获得零频过滤模块输出的待定信号段之后，按照当前低频参数对其进行过滤，以滤除其中的低频直流分量即得到待处理信号段。当前低频参数可以理解为是低频估计模块之前反馈给低频过滤模块的低频参数。低频参数是指低频估计模块基于数字信号处理模块输出的信号段，估计出的低频直流分量的频率。
35.数字信号处理模块获得低频过滤模块输出的待处理信号段之后，对其进行处理即得到目标信号段，并将目标信号传输给低频估计模块；低频估计模块根据目标信号段估计低频直流分量的频率，即得到新低频参数，并将新低频参数反馈给低频过滤模块；然后低频过滤模块获得新低频参数，并按照新低频参数对零频过滤模块输出的信号段进行低频直流
分量过滤， 即低频过滤模块根据低频估计模块估计出的频率更新低频参数，并按照更新后的低频参数进行过滤。
36.可以理解为，本发明实施例是通过低频估计模块对低频直流分量的进行频率估计得到低频参数并反馈给低频过滤模块，低频过滤模块按照低频参数进行低频直流分量过滤，即采用低频过滤模块与低频估计模块进行反馈迭代的方式更新低频参数，以滤除低频直流分量，并结合零频过滤模块过滤掉零频直流分量，从而滤除了采样后数字信号中的直流分量，有效避免了直流分量带来的影响，提升了解调效果。
37.可见基于上述步骤，模拟信号处理模块对接收到的模拟信号进行处理，并对处理后的模拟信号进行采样得到数字信号；零频过滤模块按照预设的信号长度从数字信号中获取初始信号段，并对初始信号段的零频直流分量进行过滤得到待定信号段；低频过滤模块按照当前低频参数对待定信号段的低频直流分量进行过滤得到待处理信号段；数字信号处理模块对待处理信号段进行处理得到目标信号段；低频估计模块根据目标信号段进行低频估计得到新低频参数，并将新低频参数反馈给低频过滤模块，以使低频过滤模块按照新低频参数进行过滤。通过低频估计模块对低频直流分量进行频率估计，并反馈给低频过滤模块以对低频直流分量进行过滤，同时结合零频过滤模块对零频直流分量进行过滤，从而滤除了数字信号中的直流分量，有效避免了直流分量带来的影响，提升了解调效果。
38.可选地，对于上述步骤s206，本发明实施例提供了一种可能的实现方式，请参阅图3。
39.步骤s206-1，低频过滤模块按照当前低频参数生成待定信号段对应的补偿信号段；步骤s206-3，低频过滤模块将补偿信号段与待定信号段进行相乘，以将待定信号段的低频直流分量转变为零频直流分量；步骤s206-5，低频过滤模块对待定信号段的零频直流分量进行过滤得到待处理信号段。
40.可以理解的是，当前低频参数是指低频估计模块基于数字信号处理模块输出的前一个信号段所估计出的低频直流分量的频率，基于本发明实施例是采用低频过滤模块与低频估计模块反馈迭代的方式，那么可以认为当前低频参数即为待定信号段的低频直流分量的频率。
41.在本实施例中，低频过滤模块可以利用dds（direct digital frequency synthesis，直接数字频率合成）技术，按照当前低频参数合成数字信号即得到补偿信号段。假设按照前述的示例，待定信号段中的低频直流分量为，那么补偿信号段即为，即补偿信号段的频率与待定信号段中低频直流分量的频率相反。
42.然后低频过滤模块将补偿信号段与待定信号段进行相乘，即将待定信号段中低频直流分量的频率搬移到零频，则将待定信号段的低频直流分量转换为了零频直流分量；最后低频过滤模块对待定信号段的零频直流分量进行过滤，即得到待处理信号段。
43.可以理解为，本发明实施例中的低频过滤模块是基于低频估计模块所反馈的低频参数，来生成与待定信号段中低频直流分量频率相反的补偿信号段，并且利用补偿信号段将待定信号段中低频直流分量的频率搬移至零频，以将低频直流分量转换为零频直流分量
再进行过滤，从而滤除了低频直流分量。
44.可选地，对于上述步骤s206-5，本发明实施例提供了一种可能的实现方式，即：低频过滤模块计算待定信号段的均值得到待定信号段的零频直流分量，并将待定信号段与其零频直流分量进行相减得到待处理信号段。
45.在本实施例中，按照前述介绍可知，待定信号段中零频直流分量的幅度是一个常数值，而待定信号段中交流分量的幅度均值为0，那么低频过滤模块可以先计算出待定信号段的均值，即得到待定信号段中的零频直流分量，然后用待定信号段减去其零频直流分量，以将零频直流分量滤除，得到过滤后的待定信号段即为待处理信号段。
46.可选地，本发明实施例还提供了解调器的另一种结构示意图。请参阅图4，其中模拟信号处理模块包括依次电连接的频谱搬移单元、模拟滤波单元和模数转换单元；数字信号处理模块包括依次电连接的帧捕获单元、定时同步单元和频偏纠正单元，进而对于上述步骤s208，本发明实施例提供了一种可能的实现方式。
47.步骤s208-1，帧捕获单元对待处理信号段进行帧头捕获得到捕获后的信号段；步骤s208-3，定时同步单元对捕获后的信号段进行时差校正得到校正后的信号段；步骤s208-5，频偏纠正单元对校正后的信号段进行频偏纠正得到目标信号段。
48.在本实施例中，数字信号处理模块获得低频过滤模块输出的待处理信号段之后，帧捕获单元对待处理信号段进行帧头捕获，得到捕获后的信号段；定时同步单元对捕获后的信号段进行时差校正，得到校正后的信号段；频偏纠正单元对校正后的信号段进行频偏纠正，得到目标信号段。
49.可以理解为，本发明实施例是将用于过滤直流分量的零频过滤模块和低频过滤模块，设置在模拟信号处理模块与数字信号处理模块之间，以使解调器将模拟信号转换为数字信号后，直接对转换后数字信号中的直流分量进行过滤，以便于数字信号处理模块对无直流分量干扰的数字信号进行帧头捕获、时差校正和频偏纠正，进而可以提升数字信号的处理效果。
50.可选地，对于上述步骤s210，本发明实施例提供了一种可能的实现方式，请参阅图5。
51.步骤s210-1，低频估计模块从目标信号段中获取导频序列；步骤s210-3，低频估计模块根据导频序列进行功率计算得到多个噪声功率；多个噪声功率的变化周期与待定信号段的低频直流分量的变化周期一致；步骤s210-5，低频估计模块根据多个噪声功率进行频率估计得到新低频参数。
52.为了便于理解，在介绍上述步骤s210-1至步骤s210-5之前，下面先对频谱纠正单元的工作原理进行介绍。
53.频谱纠正单元是通过信号中的导频来测量频偏，并对频偏进行补偿以实现频偏纠正。导频是发送端每隔一段固定时间在信号中插入的已知符号。通信双方约定这些已知符号经归一化处理后为固定值即约定正确的导频值。
54.频谱纠正单元就是利用接收到的导频值与正确导频值之间的频率偏差来测量信号的频率偏差。假设正确导频值为1，接收到的导频值为，那么采
样后存在低频直流分量的数字信号中的导频值为，其中表示信号的频偏量，表示导频速率，表示初始高斯白噪声。
55.在经过定时同步单元和频谱纠正单元的处理后，信号的频偏被纠正补偿，则导频值变为，其中表示补偿后残余的高斯白噪声，表示补偿后残余的低频直流分量。可以看出，接收到的导频值与正确导频值即1之间相差，那么这两部分会直接影响信噪比，所以本发明实施例将高斯白噪声和低频直流分量共同看作噪声。
56.对于高斯白噪声，其在各个频率上的功率相等且与时间无关，那么导频的噪声功率就只会随着低频直流分量的变化而变化，即噪声功率的变化周期与低频直流分量的变化周期一致。因此，本发明实施例是基于噪声功率的变化周期来估计出低频直流分量的频率。
57.在本实施例中，低频估计模块获得频偏纠正单元输出的目标信号段之后，从中获取多个导频值即得到导频序列，并根据导频序列进行功率计算以得到多个噪声功率，然后根据这多个噪声功率进行频率估计，即得到新低频参数，再将新低参数反馈给低频过滤模块，以使低频过滤模块按照新低频参数进行过滤。
58.可选地，对于上述步骤s210-3，本发明实施例提供了一种可能的实现方式。
59.步骤s210-3-1，低频估计模块按照预设的窗口长度依次滑动，从导频序列中获取多个导频组，每个导频组包括相同数目的导频值；步骤s210-3-3，低频估计模块对于每个导频组，将导频组中的全部导频值进行累加后计算均值获得第一数值，并计算第一数值的平方获得导频组的信号功率，得到每个导频组的信号功率；步骤s210-3-5，低频估计模块对于每个导频组，计算导频组中每个导频值的平方后进行累加获得第二数值，并计算第二数值的均值获得导频组的总功率，得到每个导频组的总功率；步骤s210-3-7，低频估计模块计算每个导频组的总功率与信号功率的差值，得到多个噪声功率。
60.在本实施例中，低频估计模块按照预设的窗口长度在导频序列中依次滑动，并将每个窗口中的全部导频值作为一个导频组，即获得多个导频组，并且每个导频组中导频值的总个数相同。
61.可以理解的是，低频估计模块对每个导频组的处理方式类似，为了简要，下面将以一个导频组作为示例进行说明。
62.低频估计模块是基于导频组中的多个导频值，分别计算出该导频组的总功率和信号功率，然后用总功率减去信号功率得到的差值即为该导频组的噪声功率。
63.低频估计模块计算导频组的信号功率的过程为：先将导频组中的全部导频值进行累加，然后基于累加和以及导频组中导频值的总个数计算均值即得到第一数值，再计算第一数值的平方即得到导频组的信号功率。可以理解为，由于是采用先累加再求均值的计算方式，那么导频组中的噪声不会被计入，所以再经过平方计算后得到的功率即为信号的功率。
64.低频估计模块计算导频组的总功率的过程为：先单独计算导频组中每个导频值的平方，然后将导频组中每个导频值的平方进行累加即得到第二数值；再基于第二数值以及导频组中导频值的总个数计算均值即得到导频组的总功率。可以理解为，由于是采用先平方后求均值的计算方式，那么导频组中的噪声也会被计入，所以得到的功率就是信号与噪声的功率总和即为总功率。
65.按照上述类似的方式，可以得到每个导频组的总功率和信号功率，再计算每个导频组的总功率与信号功率的差值，即得到每个导频组的噪声功率，那么基于多个导频组，就可以得到多个噪声功率。
66.可选地，对于上述步骤s210-5，本发明实施例提供了一种可能的实现方式。
67.步骤s210-5-1，低频估计模块计算多个噪声功率的均值得到高斯白噪声的功率，并计算每个噪声功率与高斯白噪声的功率的差值得到每个目标功率；步骤s210-5-3，低频估计模块根据全部目标功率和预设变换点数进行快速傅里叶变换得到频率参数；步骤s210-5-5，低频估计模块按照预设公式，根据频率参数、预设变换点数和预设导频序列速率进行频率估计，得到新低频参数；预设公式为：；其中，表示新低频参数；表示预设导频速率；表示频率参数；表示预设变换点数。
68.在本实施例中，由于高斯白噪声的功率为一个常数值，那么低频估计模块计算这多个噪声功率的均值，即得到高斯白噪声的功率，然后用每个噪声功率减去高斯白噪声的功率，即得到每个目标功率。可以理解为，用噪声功率减去其均值，即是将噪声功率搬移到幅度为0的周围，那么根据目标功率的变化周期即可以估计出待定信号段中低频直流分量的频率。
69.低频估计模块根据全部目标功率和预设变换点数进行快速傅里叶变换得到频谱，并确定频谱中最大谱线的位置即得到频率参数，然后按照预设公式进行计算，即计算频率参数与预设变换点数的比值，再将计算该比值与预设导频速率的乘积，即得到新低频参数。
70.可选地，本发明实施例还提供了解调器的又一种结构示意图，请参阅图6，其中解调器还包括与数字信号处理模块电连接的解帧解码模块，进而在上述步骤s210之后，还可以执行以下步骤，即：步骤s212，解帧解码模块对目标信号段进行解帧和解码得到解调后的信号段。
71.在本实施例中，解帧解码模块获得频偏纠正单元输出的目标信号段后，对其进行解帧和解码得到解调后的信号段，那么基于多个解调后的信号段即得解调后的信号。
72.为了更好地体现本发明的效果，下面将以一个示例来对现有技术和本发明进行对比。例如，假设发送端采用qpsk（quadrature phase shift keying，正交相移键控）的方式对信号进行调制，信号的速率为2mhz、输入信噪比为30db、信号的幅度为128、零频直流分量
的幅度和低频直流分量的幅度均为4、低频直流分量的频率为40hz，接收端接收的星座点个数为2500个。
73.请参阅图7，其为理想无直流分量情况下，接收端对接收到的信号进行解调后获得的星座图，其输出信噪比为29.6db。请参阅图8，其为实际有直流分量（包含零频直流分量和低频直流分量）情况下，接收端对接收到的信号进行解调后获得的星座图，其输出信噪比为22db。
74.请参阅图9，其为接收端采用现有技术对接收到的信号进行解调并滤除零频直流分量后获得的星座图，其输出信噪比24.5db。请参阅图10，其为接收端采用本发明实施例提供的方法对接收到的信号进行解调，且滤除零频直流分量和低频直流分量后获得的星座图，其输出信噪比为29db。
75.根据图7和图8可以看出，直流分量会导致星座点分离，并且会降低输出信噪比，即会影响解调效果。
76.根据图8和图9可以看出，采用现有技术滤除零频直流分量后，虽然提高了输出信噪比，星座点分离的情况也得到了一定的改善，但是由于其没有滤除低频直流分量，所以解调效果的提升程度较小。
77.根据图9和图10可以看出，本发明不仅能够滤除零频直流分量，还能够滤除低频直流分量，可以达到几乎完全消除直流分量影响的效果。相比于现有技术，本发明的输出信噪比提高了4.5db，并且星座点分离的情况得到了明显的改善，解调效果得到了极大的提升。
78.本发明实施例还提供了一种解调器，用于实现本发明实施例提供的低频直流分量滤除方法。
79.本发明实施例还提供了一种卫星通信设备，其包括本发明实施例提供的解调器。
80.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法也可以通过其它的方式实现。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这些依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
81.另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
82.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种低频直流分量滤除方法，其特征在于，应用于解调器，所述解调器包括依次电连接的模拟信号处理模块、零频过滤模块、低频过滤模块、数字信号处理模块和低频估计模块，所述低频估计模块与所述低频过滤模块电连接，所述低频直流分量滤除方法包括：所述模拟信号处理模块对接收到的模拟信号进行处理，并对处理后的模拟信号进行采样得到数字信号；所述零频过滤模块按照预设的信号长度从所述数字信号中获取初始信号段，并对所述初始信号段的零频直流分量进行过滤得到待定信号段；所述低频过滤模块按照当前低频参数对所述待定信号段的低频直流分量进行过滤得到待处理信号段；所述数字信号处理模块对所述待处理信号段进行处理得到目标信号段；所述低频估计模块根据所述目标信号段进行低频估计得到新低频参数，并将所述新低频参数反馈给所述低频过滤模块，以使所述低频过滤模块按照所述新低频参数进行过滤。2.根据权利要求1所述的低频直流分量滤除方法，其特征在于，所述低频过滤模块按照当前低频参数对所述待定信号段的低频直流分量进行过滤得到待处理信号段，包括：所述低频过滤模块按照所述当前低频参数生成所述待定信号段对应的补偿信号段；所述低频过滤模块将所述补偿信号段与所述待定信号段进行相乘，以将所述待定信号段的低频直流分量转变为零频直流分量；所述低频过滤模块对所述待定信号段的零频直流分量进行过滤得到所述待处理信号段。3.根据权利要求2所述的低频直流分量滤除方法，其特征在于，所述低频过滤模块对所述待定信号段的零频直流分量进行过滤得到所述待处理信号段，包括：所述低频过滤模块计算所述待定信号段的均值得到所述待定信号段的零频直流分量，并将所述待定信号段与其零频直流分量进行相减得到所述待处理信号段。4.根据权利要求1所述的低频直流分量滤除方法，其特征在于，所述数字信号处理模块包括帧捕获单元、定时同步单元和频偏纠正单元；所述数字信号处理模块对所述待处理信号段进行处理得到目标信号段，包括：所述帧捕获单元对所述待处理信号段进行帧头捕获得到捕获后的信号段；所述定时同步单元对所述捕获后的信号段进行时差校正得到校正后的信号段；所述频偏纠正单元对所述校正后的信号段进行频偏纠正得到所述目标信号段。5.根据权利要求1所述的低频直流分量滤除方法，其特征在于，所述低频估计模块根据所述目标信号段进行低频估计得到新低频参数，包括：所述低频估计模块从所述目标信号段中获取导频序列；所述低频估计模块根据所述导频序列进行功率计算得到多个噪声功率；所述多个噪声功率的变化周期与所述待定信号段的低频直流分量的变化周期一致；所述低频估计模块根据所述多个噪声功率进行频率估计得到所述新低频参数。6.根据权利要求5所述的低频直流分量滤除方法，其特征在于，所述低频估计模块根据所述导频序列进行功率计算得到多个噪声功率，包括：所述低频估计模块按照预设的窗口长度依次滑动，从所述导频序列中获取多个导频组，每个所述导频组包括相同数目的导频值；
所述低频估计模块对于每个所述导频组，将所述导频组中的全部导频值进行累加后计算均值获得第一数值，并计算所述第一数值的平方获得所述导频组的信号功率，得到每个所述导频组的信号功率；所述低频估计模块对于每个所述导频组，计算所述导频组中每个导频值的平方后进行累加获得第二数值，并计算所述第二数值的均值获得所述导频组的总功率，得到每个所述导频组的总功率；所述低频估计模块计算每个所述导频组的总功率与信号功率的差值，得到所述多个噪声功率。7.根据权利要求5所述的低频直流分量滤除方法，其特征在于，所述低频估计模块根据所述多个噪声功率进行频率估计得到所述新低频参数，包括：所述低频估计模块计算所述多个噪声功率的均值得到高斯白噪声的功率，并计算每个所述噪声功率与所述高斯白噪声的功率的差值得到每个目标功率；所述低频估计模块根据全部目标功率和预设变换点数进行快速傅里叶变换得到频率参数；所述低频估计模块按照预设公式，根据所述频率参数、所述预设变换点数和预设导频速率进行频率估计，得到所述新低频参数；所述预设公式为：；其中，表示新低频参数；表示预设导频速率；表示频率参数；表示预设变换点数。8.根据权利要求1所述的低频直流分量滤除方法，其特征在于，所述解调器还包括与所述数字信号处理模块电连接的解帧解码模块，所述低频直流分量滤除方法还包括：所述解帧解码模块对所述目标信号段进行解帧和解码得到解调后的信号段。9.一种解调器，其特征在于，所述解调器用于实现权利要求1至8中任意一项所述的低频直流分量滤除方法。10.一种卫星通信设备，其特征在于，所述卫星通信设备包括权利要求9所述的解调器。

技术总结
本发明涉及通信技术领域，提供一种低频直流分量滤除方法、解调器及卫星通信设备。模拟信号处理模块对模拟信号进行处理和采样得到数字信号；零频过滤模块从数字信号中获取初始信号段并对其中的零频直流分量进行过滤得到待定信号段；低频过滤模块按照当前低频参数对待定信号段的低频直流分量进行过滤得到待处理信号段；数字信号处理模块对待处理信号段进行处理得到目标信号段；低频估计模块根据目标信号段进行低频估计得到新低频参数并反馈给低频过滤模块，以使低频过滤模块按照新低频参数进行过滤。通过估计低频直流分量的频率并反馈给低频过滤模块进行过滤，同时结合零频过滤模块滤除了信号中的直流分量，提升了解调效果。果。果。


技术研发人员：张哲 赵深林 刘波
受保护的技术使用者：无锡星联芯通科技有限公司 新疆星联芯通科技有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/7/22