一种低轨卫星多载波通信系统上行采样频偏估计与补偿方法.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CN111131123A(43)申请公布日2020.05.08(21)申请号201911274987.5(22)申请日2019.12.12(71)申请人成都天奥集团有限公司地址611731四川省成都市高新西区新业路88号(72)发明人张毅刘田马松袁田夏彬徐元浩(74)专利代理机构电子科技大学专利中心51203代理人陈一鑫(51)Int.Cl.H04L27/38(2006.01)H04L27/26(2006.01)H04L27/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种低轨卫星多载波通信系统上行采样频偏估计与补偿方法(57)摘要本发明公开了一种低轨卫星多载波通信系统上行采样频偏估计与补偿方法，上行链路指由用户终端发射，经卫星转发，由信关站接收的传输链路。具体方法为：用户终端根据下行采样频偏估计值计算上行预补偿采样频偏值，通过调整晶振或使用重采样数字滤波器对上行发射信号进行预补偿；信关站利用上行参考信号，使用分段相关算法估计上行残余采样频偏，并在频域对上行接收信号进行补偿。利用本发明方法，系统可实现上行采样频偏的大范围、高精度、低复杂度估计与补偿，以满足低轨卫星大多普勒采样频偏下多载波通信的解调要求。CN111131123ACN111131123A权利要求书1/2页1.一种低轨卫星多载波通信系统上行采样频偏估计与补偿方法，该方法包括：步骤1：用户终端根据下行采样频偏估计结果，计算上行预补偿采样频偏，并根据计算得到的上行预补偿采样频偏，通过调整晶振或使用重采样数字滤波器对用户终端发射的上行信号进行补偿；步骤2：上行残余采样频偏由上行发射端预补偿误差和晶振频偏导致；接收端将接收到参考信号与本地产生的参考信号进行相关运算，并做分段处理，利用信号的特性，实现上行残余采样频偏的估计；信关站再根据上行残余采样频偏的估计值在接收信号时对上行残余采样频偏进行补偿；所述步骤1中，记用户终端下行采样频偏估计结果为下行采样频率为fs,downlink，上行采样频率为fs,uplink，则上行预补偿采样频偏估计值fpre,uplink为：所述步骤2的具体方法为：步骤2.1：令∈s表示相对频偏，定义为上行残余采样频偏与上行采样频率之间的比值；当存在相对频偏∈s时，记发射端的频域上第m个符号上的第k个子载波上的信号为Xm(k)，经发射端变换到时域上，再经接收端接收并作FFT变换后的频域信号记为：其中，N表示FFT点数，Ng为循环前缀的长度，Ns＝Ng+N，Wm(k)表示噪声；步骤2.2：假设时隙内第m1和第m2个符号上为具有较好自相关性的参考信号，如PN序列；信关站本地产生第m1和第m2个符号上的参考信号序列副本和并与接收信号做相关，得到随后将同一个符号上相关后的参考信号分为2n段；将第2i-1和第2i段的信号再做相关并求其幅角，其中i＝1,2,…,n，计算出第m1和第m2个符号上的相对采样频偏大小分别为：式中，(·)*表示取信号的共轭；则上行残余采样频偏的计算公式为：式中，d是符号m1和m2之间的采样间隔；步骤2.3：在频域上对接收信号进行上行残余采样频偏，第m个符号上的第k个子载波上的信号Ym(k)经补偿后的值为：2CN111131123A权利要求书2/2页2.如权利要求1所述的一种低轨卫星多载波通信系统上行采样频偏估计与补偿方法，其特征在于当卫星多载波系统中采样频偏小于∈s0时，仅采用步骤2的方法进行系统采样频偏的估计与补偿需求；当卫星多载波系统中采样频偏大于∈s0时，则联合使用步骤1和2进行采样频偏的估计与补偿，其中3CN111131123A说明书1/5页一种低轨卫星多载波通信系统上行采样频偏估计与补偿方法技术领域[0001]本发明属于无线通信领域，具体涉及到一种低轨卫星多载波通信中上行链路采样频偏估计与补偿方法。技术背景[0002]随着通信需求的发展，为了满足无基站覆盖的偏远地区的高速数据传输，在未来移动通信中，通过低轨卫星实现对于偏远地区的通信覆盖成为了一个重要课题。一种典型的低轨卫星通信系统如图1所示，该系统组成部分包括：(1)信关站，(2)卫星，(3)用户终端。其中(2)卫星只负责透明转发，即只对接收信号做移频转发处理，不做信号的调制与解调。信关站与卫星之间的链路为(4)馈电链路。用户终端与卫星之间的链路为(5)用户链路。其中，用户终端位于卫星的用户波束内。这里，将由信关站发射，经卫星转发，由用户终端接收的传输链路(信关站->卫星->用户终端)称作下行链路，将由用户终端发射，经卫星转发，由信关站接收的传输链路(用户终端->卫星->信关站)称作上行链路。[0003]使用低轨卫星的通信技术有着低时延，高信噪比的特点，结合多载波技术如OFDM、