[發(fā)明專利]PCMA系統(tǒng)時延抖動情況下的精確頻差快速捕獲方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610915678.1
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN106656400A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃波;李選;李大鵬;王青杰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04J11/00
• 分類號: H04J11/00
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所32207
• 代理人: 李湘群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及載波成對多址接入PCMA衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及時延抖動情況下的PCMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)自干擾對消技術(shù)中的精確頻差快速估計技術(shù)。

背景技術(shù)

載波成對多址接入技術(shù)(Paired Carrier Multiple Access,PCMA)允許雙向衛(wèi)星通信鏈路在時間和頻譜上進行重疊，對提高衛(wèi)星頻譜資源利用率具有非常重要的意義，因而在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中得到了大量的研究和應(yīng)用。

PCMA系統(tǒng)的關(guān)鍵是自干擾抵消，也就是利用自身發(fā)射的信號構(gòu)建抵消信號，抵消接收到的下行信號中返回的自身發(fā)射的信號，稱謂自干擾信號。本地復(fù)現(xiàn)信號和接收到的自干擾信號在時延、頻率、相位、幅度方面存在一定的偏差，精確估計出這些偏差，是PCMA系統(tǒng)自干擾抵消取得理想效果的關(guān)鍵。

時延和頻差的捕獲跟蹤過程是相輔相成的，是一個二維的搜索過程。衛(wèi)星的信道有可能引起時延的抖動，地面站接收天線也可能引起時延的抖動，時延的抖動必然影響頻差的精確估計，因而惡化自干擾抵消的結(jié)果。

因此，研究在時延抖動情況下的精確頻差快速估計技術(shù)，具有重要的現(xiàn)實意義。

我們經(jīng)過檢索后，與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)包括：

當前，與本發(fā)明相關(guān)的PCMA自干擾抵消技術(shù)中，具有代表性的幾個美國專利技術(shù)包括US5596439A、US20020197958A1、US006859641B2等。這幾件專利技術(shù)都有相同的共性，采用的技術(shù)基本相同，以US006859641B2專利技術(shù)為代表，如圖1所示，這里做個簡單介紹：IF過來的I/Q兩路零中頻的模擬信號進過A/D采樣之后，產(chǎn)生接收的復(fù)信號。兩路復(fù)信號進入AGC單元，經(jīng)過自動增益調(diào)整之后，啟動延遲/頻率估計單元(即粗略獲得時延和頻差，然后進行精確估計)，獲得較為精確的初始時延和頻率。初始化FIR，啟動數(shù)字鎖相環(huán)DPLL，開始頻差和相位的捕獲和跟蹤。當DPLL鎖定之后，啟動自適應(yīng)FIR濾波器，啟動延時跟蹤單元進行精細的時延、相位和幅度的跟蹤。最后通過減去本地復(fù)現(xiàn)的信號，消除自干擾信號。

現(xiàn)有技術(shù)方案不足：圖1所示的技術(shù)方案，時延和頻差捕獲環(huán)節(jié)采用的是圖2所示單路捕獲過程。在有時延抖動的情況下，原方案依靠時延跟蹤環(huán)路，要先調(diào)整時延，然后才能完成精確的頻率。這個過程中，因為時延和頻差精確估計是一個相輔相成的過程，會造成時延跟蹤過程中頻差精度沒法快速的精確估計出來，因而影響了自干擾抵消的效果。而圖3所示的本發(fā)明能夠很好地解決上面的問題。

與本發(fā)明相關(guān)的縮略語和關(guān)鍵術(shù)語定義：

AGC(Automatic Gain Control)表示自動增益控制。

DPLL(Digital Phase Lock Loop)表示數(shù)字鎖相環(huán)。

FFT(Fast Fourier Transformation)表示快速傅里葉變換。

FIR(Finite Impulse Response)表示有限沖激響應(yīng)濾波器。

IF(Intermediate Frequency)表示中頻。

PCMA(Paired Carrier Multiple Access)表示載波成對多址接入。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種PCMA系統(tǒng)時延抖動情況下的精確頻差快速捕獲方法，該方法用于解決PCMA自干擾抵消系統(tǒng)中時延抖動情況下精確頻差快速捕獲的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種PCMA系統(tǒng)時延抖動情況下的精確頻差快速捕獲方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：本地復(fù)現(xiàn)信號經(jīng)過頻差和時延的粗捕和調(diào)整之后，分解成超前、即時和滯后三條支路。超前和滯后支路的存在，將時延的誤差范圍或者說精度要求放寬到3個采樣間隔之內(nèi)，換句話說：只要時延抖動范圍前后不超過1.5個采樣間隔時間，都不會引起頻率捕獲精度的降低。

步驟2：超前、即時和滯后支路分別和接收的混合PCMA信號進行相干累加，每條支路分別保留N(N通常取64、128、256等2的冪指數(shù)，便于后續(xù)算法的快速傅里葉變換FFT實現(xiàn))個累加結(jié)果，形成3個累加序列。

步驟3：在三個累加序列中取模值之和最大的序列，對該序列進行快速傅里葉FFT變換，快速獲得時延抖動情況下的精確頻差估計值，并在調(diào)整頻率的同時，相應(yīng)的調(diào)整時延。

進一步的，本發(fā)明通過引入超前、即時和滯后三支路信號，能夠提升時延抖動情況下的頻差精確快速估計精度，還能兼得求取抖動后時延。

有益效果：