[發明專利]基于OFDM的航空寬帶通信系統的時頻同步方法及裝置

在審

• 申請號: 201710166932.7
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106850494A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 王鑫;張曉林
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及基于OFDM的航空寬帶通信系統技術領域，特別是涉及基于OFDM的航空寬帶通信系統的時頻同步方法及裝置。

背景技術

在航空信道下，飛機飛行速度最高達到1000km/h。對于航空寬帶系統來說，會產生很大的多普勒頻移，而正交頻分復用技術(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)調制的性能恰恰對多普勒頻偏很敏感。同時，OFDM系統具有寬帶特性，而寬帶系統更易引入窄帶干擾。

高速運動環境下，準確的時間同步和頻偏估計即時頻同步是基于OFDM的航空寬帶系統克服多普勒頻移并進行正常通信的前提。

因此，在高速運動狀態下，抗干擾的時頻同步方案是基于OFDM的航空寬帶通信系統亟待解決的問題。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種基于OFDM的航空寬帶通信系統的時頻同步方法及裝置，以在高速運動狀態下，進行抗干擾的時頻同步。具體技術方案如下：

一種基于OFDM的航空寬帶通信系統的時頻同步方法，包括：

獲得輸入的長度為2個同步符號的接收數據y，其中，每個同步符號的長度為N點；

對所述y前的第N點符號和所述y后的第N點符號分別做快速傅里葉變換FFT，得到兩個符號的頻域符號Y(n)以及Y(n+1)；

通過基于門限的干擾識別法識別窄帶干擾，并將被干擾子載波置0，得到消除窄帶干擾后的Y(n)以及Y(n+1)；

使用SAC時間同步法確定消除窄帶干擾后的Y(n)以及Y(n+1)的粗同步位置pos1；

根據初始同步位置pos1，使用經典的Moose頻偏估計法估計得到小數倍頻偏使用所述進行頻偏補償；

確定整數倍頻偏倍數值根據所述和所述確定最終頻偏值

從所述pos1左右位置各截取足夠長L點接收數據序列q，對所述q進行頻偏補償得到序列q′；

對所述序列q′進行快速傅里葉變換以轉換到頻域，通過基于門限的干擾識別法識別窄帶干擾，并將被干擾頻點處幅值置0；

通過滑動相關法得到最大峰位置，根據所述最大峰位置確定精確同步位置pos2；

使用所述pos1和所述pos2進行時頻同步處理。

可選的，所述使用SAC時間同步法確定消除窄帶干擾后的Y(n)以及Y(n+1)的粗同步位置pos1，包括：

通過公式

使用SAC時間同步法確定消除窄帶干擾后的Y(n)以及Y(n+1)的粗同步位置pos1，其中，Y_k(n)表示接收同步符號n頻域上的第k個子載波信號，P_t1代表t1時刻的差分相關值功率，R代表接收同步符號n頻域上所有子載波符號功率加和，M_t1代表t1時刻相關值與接收信號功率的比值。

可選的，所述使用經典的Moose頻偏估計法估計得到小數倍頻偏包括：

通過公式

ε＝Δf₀T_sN

使用經典的Moose頻偏估計法估計得到小數倍頻偏其中，Im表示取虛部操作，Re表示取實部操作。

可選的，所述使用所述進行頻偏補償，包括：

通過公式

分別對兩個同步符號進行小數倍頻偏估計值補償，其中，T_s為采樣間隔，y_i(n)代表同步符號n時域上第i個樣點，y_i'(n)代表對y_i(n)進行頻偏補償后的值。

可選的，所述確定整數倍頻偏倍數值k，包括：

根據公式

確定整數倍頻偏倍數值其中，表示對本地預存序列Z^*進行以N為周期的向右循環移位s位，P_s(n)表示相關功率值。

可選的，所述對所述q進行頻偏補償得到序列q′，包括：

通過公式

對所述q進行頻偏補償得到序列q′。

可選的，所述通過基于門限的干擾識別法識別窄帶干擾，包括：

通過公式

識別窄帶干擾，其中，Th為干擾判決門限，為頻域接收信號Y(n)的平均功率。

可選的，所述通過滑動相關法得到最大峰位置，包括：

通過公式