[发明专利]前向链路基于SC-OFDMA的卫星移动通信系统

说明书

技术领域

前向链路基于SC-OFDMA(单载波正交频分多址)的卫星移动通信系统 属于卫星移动通信领域，主要解决卫星移动通信系统前向链路峰均功率比大 的问题，提高系统的功率效率，降低小区间的同频干扰，为用户提供高质量 的移动通信服务。

背景技术

卫星移动通信系统具有广泛的覆盖特性，用户的机动性不受地面基础设 施的影响，很好地弥补了地面移动通信系统集中在人口密集区域和交通干线 的不足。卫星移动通信系统不依赖于局部的地面基础设施，当部分区域遭受 到人为或自然灾害破坏时，卫星移动通信系统能够发挥突出的作用。

在下一代移动通信系统LTE(长期演进计划)中被广泛接受的OFDM(正交 频分复用)技术具有抗多径衰落和频谱利用率高等优点，然而其存在的缺点 是峰均功率比高，导致功率放大器可能工作于非线性区域而引入交调畸变， 因而降低信道估计和信号检测等性能。为避免非线性失真常常应用功率回退 技术，却降低了放大器的功率效率，应用于卫星通信系统将受卫星功率资源 的制约。

本发明针对卫星移动通信的特点，提出前向链路基于SC-OFDMA的卫星 移动通信系统。传统的FDMA(频分多址)技术使用滤波器和NCO(数控振 荡器)实现不同用户在不同载波上的发送与接收，载波之间必须预留一定的 保护间隔，降低了频谱利用率，同时接收机还需要大量的滤波器分离用户信 号，具有较高的实现复杂度。本发明结合预编码正交复用和频分多址技术， 将用户的单载波信号通过DFT(离散傅立叶变换)或FFT(快速傅立叶变换) 映射到不同子载波上，再进行IFFT(快速逆傅立叶变换)，实现各用户信号的 正交发送，接收端只需单个FFT变换就能实现用户信号分离，节省滤波器的 同时能够有效提高信道的频谱利用率，降低卫星前向链路的峰均功率比，提 高卫星的功率效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种前向链路基于SC-OFDMA的卫星移动通信系 统，系统包括采用SC-OFDMA体制的信关站、卫星转发器和采用SC-OFDMA 体制的终端。本发明使用的SC-OFDMA多址体制，将用户的单载波信号通过 DFT或FFT映射到不同子载波上，再进行IFFT，实现各用户信号的正交发送。 和已有的卫星移动通信系统相比，本发明可以有效降低前向信号峰均功率比、 提高功率效率和提高无线资源利用率。另一方面，SC-OFDMA实现了频率分 集和干扰平均，通信链路具有良好的抗衰落性能。为适应业务需求，还可以 动态选择子载波的比特分配、发射功率和调制编码方式。

此外，在以多波束为基础的卫星移动通信系统中，本发明在下行波束间 采用分数频率复用技术，在波束重叠区和波束中心区使用不同的子载波组， 降低波束间的同频干扰，从而达到降低频率复用因子、提高系统容量的目的。

前向链路基于SC-OFDMA的卫星移动通信系统，其特征在于，含有发射机、 卫星转发器和接收机，其中：

发射机，设于信关站中，由单载波正交频分多址SC-OFDMA基带处理模块 和射频模块串接组成，其中：

SC-OFDMA基带处理模块由数字集成电路芯片组成，设有依次串接的以下 单元：信道编码单元、星座映射单元、DFT单元、子载波映射单元、IFFT单 元和组帧单元，其中：

信道编码单元，对输入的信息比特流进行信道编码，输出编码比特流，

星座映射单元，对输入的编码比特流进行星座映射，输出复数数据流，

DFT单元，对输入的所述复数数据流进行离散傅里叶变换，输出DFT扩展 的复数数据流，

子载波映射单元，根据用户的地理位置信息为所述DFT扩展的复数数据 流分配子载波序号，用户通过向所述信关站发送注册信息获取地理位置信息， 注册信息至少包括：消息类型、本机用户地址、用户的经度、用户的纬度和 用户的高度，

IFFT单元，所有子载波对应的数据并行输入此IFFT单元以实现正交调制， 用作保护间隔的子载波和用作导频的子载波也含在内，

组帧单元，首先对IFFT单元输出的并行数据进行串并变换得到IFFT数 据块，再在IFFT数据块的前面插入保护间隔构成正交频分复用符号，添加训 练序列作为帧头、以若干个正交频分复用符号作为帧体构成无线帧，最后添 加训练序列作为帧头、以若干无线帧作为帧体构成超帧，输出基带数字信号，