一种低轨卫星宽带OFDM通信系统的载波同步方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111147123A(43)申请公布日2020.05.12(21)申请号201911338212.X(22)申请日2019.12.23(71)申请人东方红卫星移动通信有限公司地址401135重庆市渝北区龙兴镇两江大道618号(72)发明人邹光南(74)专利代理机构重庆启恒腾元专利代理事务所(普通合伙)50232代理人万建(51)Int.Cl.H04B7/185(2006.01)H04L27/00(2006.01)H04L27/26(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种低轨卫星宽带OFDM通信系统的载波同步方法(57)摘要本发明涉及OFDM载波同步技术领域，具体涉及一种低轨卫星宽带OFDM通信系统的载波同步方法；针对低轨卫星信道大多普勒频移及其频偏变化率的特征，采用两个长度相等且相互共轭的CAZAC序列设计训练序列，利用接收端的本地CAZAC序列与接收到的信号，可以同时估计出定时偏差和整数倍频偏，当定时偏差得到准确的修正时，然后，再利用训练序列中的共轭部分和本地训练序列可以实现小数倍频偏估计，最后，利用残余频偏造成解调数据相位旋转的特点估算出频偏值，实现对残余频偏的跟踪，从而有效地提高了低轨卫星宽带OFDM通信系统的性能。CN111147123ACN111147123A权利要求书1/2页1.一种低轨卫星宽带OFDM通信系统的载波同步方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1：输入信号r(n)经过相关窗R1运算，得到相关峰搜索窗的起始位置d′1；S2：输入信号r(n)延迟N个符号经过相关窗R2运算，得到相关峰搜索窗的起始位置d′2；S3：根据d′1和d′2可以估计出定时偏差和整数倍频偏S4：将输入信号r(n)与相乘得到r1(n)，完成整数倍频偏补偿，其中，π＝3.14，e为自然指数，N为OFDM长度；S5：根据估计出的定时位置将补偿后的信号r1(n)与起始位置为的相关窗R3运算，并将结果与本地CAZAC序列的平方相乘，得到小数倍频偏估计S6：将经过整数倍频偏补偿后的信号r1(n)与相乘得到r2(n)，完成小数倍频偏补偿；S7:将经过补偿的输出信号r2(n)与相乘得到s(n)，然后，s(n)进行FFT变换处理得到x(n)；S8：对x(n)利用残余频偏造成解调数据相位旋转的特点估算出频偏值S9:将小数倍频偏补偿后的信号r2(n)与相乘，完成进行残余频偏校正。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据d′1和d′2可以估计出定时偏差和整数倍频偏的计算公式为：3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s(n)进行FFT变换处理得到x(n)，其中FFT运算表达式为：其中，∑(*)为求和运算。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CAZAC序列的c(n)表达式为：其中，exp(*)为自然数指数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述相关窗R1运算和相关窗R2运算的计算公式F1(d′)和F2(d′)分别为：2CN111147123A权利要求书2/2页其中，c*(n)为c(n)的共轭。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述相关窗R1运算和相关窗R2运算的相关峰d′1和d′2位置计算公式分别为：d′1＝max(F1(d′))d′2＝max(F2(d′))其中，max(*)为最大值函数。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述小数倍频偏估计方法计算公式如下：其中，angle(*)为取角度函数。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对残余频偏的跟踪的方法包括如下步骤：步骤A：求出第m个符号的相位偏移和第m+1个符号的相位偏移计算公式如下：其中，real(*)为取s(n)的实部，iamg(*)为取s(n)的虚部，函数f(x)为QPSK调制的判决函数，其计算表达式为：步骤B：根据相邻符号相位和相位可计算相邻符号相位偏移差为：其中，NG为OFDM的循环前缀；步骤C：求得残余频偏估值为：3CN111147123A说明书1/6页一种低轨卫星宽带OFDM通信系统的载波同步方法技术领域[0001]本发明涉及OFDM载波同步技术领域，具体涉及一种低轨卫星宽带OFDM通信系统的载波同步方法。背景技术[0002]在未来空天地移动通信中，低轨卫星通信起着越来越重要的作用。与地面通信系统相比，低轨卫星通信的覆盖面积更广，更适合在沙漠、深林、高原等无人区进行全球通信；与高轨卫星通信系统相比，低轨卫星通信具有路径衰耗小、传输时延短、研制周期短、发射成本低等优点。因此，对低轨卫星通信进行研究和设计为构建空天地一体化通信具有深远的意义。[0003]随着移动互联网、智能终端在日常生活中的逐渐普及，人们对高速率、高质量的数据传输需求日益