[发明专利]基于共轭CAZAC序列的卫星OFDM同步算法

说明书

技术领域

本发明涉及OFDM系统在卫星移动通信中的适用性领域，特别涉及一种基于共轭CAZAC序列的卫星OFDM同步算法。

背景技术

正交频分复用(OFDM)作为一种高效的数据传输多载波技术，其具有高频带利用率、较强的抗符号间和载波间干扰等优点，因此被广泛应用于地面通信系统，如LTE系统、WiMAX系统等。要实现全球通信系统的无缝覆盖，地面通信系统与卫星通信系统的体制融合是一个必然趋势。因此，OFDM运用于卫星通信中的研究具有重大意义，并且OFDM多载波技术对提高卫星通信的数据传输率、频谱效率有重大效果。

由于OFDM子载波之间的频谱相互重叠，接收端必须依靠子载波之间的相互正交性来进行解调，所以OFDM系统对同步要求很高。同步技术主要包括符号定时同步和载波频率同步，OFDM中的频偏根据对子载波间隔的归一化，由整数倍频偏和小数倍频偏组成。已有大量文献对OFDM的同步技术进行了研究，现有文献主要研究方法有基于循环前缀CP的同步方法、基于导频或训练序列的同步方法、半盲同步或盲同步算法等；其中循环前缀CP的同步方法同步性能受多径信道影响、精度较低；半盲同步或盲同步算法复杂度较大，实时性较差，不能很好地满足卫星通信中的实时性效果；目前基于导频或训练序列的同步方法较多，如何在保证同步性能的同时降低算法复杂度，同时适用于卫星通信低信噪比的条件下是研究人员关心的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于：为实现OFDM在卫星通信中的时间同步和频率同步，提出了一种基于共轭CAZAC序列的卫星OFDM同步算法。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于LTE体制的卫星移动通信上行发射端定时调整方法，其包括以下步骤，

一种基于共轭CAZAC序列的卫星OFDM同步算法，包括如下步骤：

(1)发射端在发射信号中加入CAZAC训练序列；

(2)发射信号经过卫星物理信道后，在接收端利用本地共轭CAZAC序列和接收到的信号实现时间同步和频率同步。

进一步的，步骤(1)中发射端加入的训练序列由两个相互共轭的第一CAZAC序列c(n)和第二CAZAC序列c^*(n)组成，设一个OFDM符号长度为N+N_g，其中N为IFFT的点数，N_g为循环前缀cp长度；

第一CAZAC序列c(n)和第二CAZAC序列c^*(n)的长度均为N，考虑循环前缀cp长度，CAZAC训练序列总长度为2N+N_g；所述接收端的本地共轭CAZAC序列与发射端的CAZAC训练序列相同。

进一步的，步骤(2)包括，

(2-1)接收到的信号与接收端的本地共轭CAZAC序列做相关运算，得到两个定时度量函数：

式中p是相关峰搜索窗的起始位置，n是接收信号采样点序号；第一CAZAC序列c(n)和第二CAZAC序列c^*(n)经过信道加入了定时偏差和整数倍频偏之后，r(n)代表接收端接收到的信号，r*()表示其共轭，由上面的两式得相关运算可以得到两个相关峰在p₁、p₂位置，即：

(2-2)由于整数倍频偏会导致第一CAZAC序列循环左移ε_i位，从而导致接收信号与接收端的本地CAZAC序列c(k)互相关峰位置的移位；针对第二CAZAC序列，整数倍频偏会导致第二CAZAC序列循环右移ε_i位；根据定时偏差d和整数倍频偏ε_i的关系得出：

如果d≥ε_i,则

如果d<ε_i,则

为初步修正后的定时偏差，为初步修正后的整数倍频偏；

此处d与ε_i的相对大小可以根据一些先验信息(如：卫星向下发送包含卫星轨道高度、俯仰角大小等星历信息和用户位置)来确定大概范围，进而根据上面两种情况选择定时偏差和整数倍频偏计算公式。

(2-3)根据初步修正后的定时偏差进行进一步的修正以得到小数倍频偏