[發明專利]一種低軌衛星移動通信系統下行時頻同步方法

有效

• 申請號: 201810598128.0
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108965186B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 王聞今;仝玉山;李靈瑄;盧安安;尤力;高西奇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04B7/185
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 饒欣

本發明公開了一種低軌衛星移動通信系統下行時頻同步方法，可以解決OFDM技術應用到低軌衛星移動通信場景中由于大頻偏、低信噪比等因素帶來的時頻不同步問題；本方法可以使用LTE協議規定的主同步序列實現低軌衛星移動通信系統的下行時頻同步；本方法先根據時偏估計公式進行大范圍時偏搜索，然后在某幾個時偏峰值附近進行小范圍時頻二維搜索，比之直接對似然函數進行時頻二維搜索降低了復雜度；本方法使用乘以權值系數后的本地同步序列與接收序列進行相關運算來實現時偏搜索，當同步場景的頻偏估計范圍變動時，相關運算中只需要相應的修改權值系數即可，極大的提高了算法的適應性。

技術領域

本發明涉及一種低軌衛星移動通信系統下行時頻同步方法。

背景技術

未來通信要求實現人們能在任何時間、任何地點與任何人通信。隨著無處不在的通信需求和高數據率通信業務的不斷增長，衛星移動通信系統所具有的無縫覆蓋和通信容量大的優勢將在新一代通信系統中發揮關鍵性的作用。目前，我國仍有較大范圍的陸地與海域沒有被蜂窩移動通信系統覆蓋，亟需發展新的移動通信技術以實現全天候與全地域的無縫通信覆蓋。衛星移動通信系統作為地面通信網和地面移動網的一種延伸和補充，尤其是特殊環境通信領域，其作用是不可替代的。

衛星移動通信系統與地面無線通信系統在未來將會逐漸融合，考慮到這一趨勢，在衛星無線通信系統中使用地面無線通信系統已經采用的OFDM技術，對于二者的融合是大有裨益的。所以，基于OFDM的衛星移動通信系統具有非常可觀的研究價值與不可估量的發展前景。在衛星通信系統中采用OFDM技術可以大大提高頻譜效率，緩解日益緊張的帶寬壓力；此外衛星通信系統具有顯著的多徑衰弱，采用OFDM系統可以有效的對抗多徑衰弱帶來的影響。

針對OFDM技術應用到低軌衛星移動通信場景中由于大頻偏、低信噪比等帶來的時頻同步困難問題，常用的解決方法是使用長導頻序列進行同步處理。考慮到地面無線通信系統與衛星移動通信系統融合的大趨勢，研究OFDM技術應用到低軌衛星移動通信系統后的下行時頻同步算法意義重大。

然而，將OFDM技術應用到低軌衛星移動通信場景中會因為大頻偏、低信噪比的問題，從而導致時頻不同步。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種低軌衛星移動通信系統下行時頻同步方法，克服了現有技術中因為大頻偏、低信噪比等問題導致的時頻不同步。

技術方案：本發明所述的低軌衛星移動通信系統下行時頻同步方法，包括以下步驟：

S1：使用滑動窗對接收信號取數，所取數據經過抗混疊濾波器后再進行降采樣處理；

S2：使用多個乘以權值后的本地同步序列與經步驟S1處理后的接收序列做相關運算，根據接收序列時偏的變化得到多組時偏估計結果；

S3：對步驟S2中的時偏估計結果進行峰值搜索，得到最大K個時偏峰值點，在這K個時偏峰值點附近對時頻聯合似然函數進行時頻二維搜索；

S4：保持滑動窗位置不變，對連續多個周期的接收信號重復執行步驟S1-S3，得到多組時頻二維搜索結果；

S5：對步驟S4所得的多組時頻二維搜索結果進行非相干合并，尋找合并結果最大值所對應的同步定時點與頻偏值；

S6：計算步驟S5中得到的同步定時點處信噪比；

S7：如果步驟S6中同步定時點處信噪比大于所設閾值，則認為實現時頻同步；否則，滑動窗向前滑動并返回步驟S1，重復執行步驟S1-S6。

進一步，所述步驟S1中，降采樣倍數根據滑動窗窗長和本地同步序列長度確定。

進一步，所述步驟S2中，本地同步序列按照以下方式乘以對應權值：

x_i＝s⊙β_i (1)