[发明专利]一种低轨卫星移动通信系统下行时频同步方法

说明书

本发明公开了一种低轨卫星移动通信系统下行时频同步方法，可以解决OFDM技术应用到低轨卫星移动通信场景中由于大频偏、低信噪比等因素带来的时频不同步问题；本方法可以使用LTE协议规定的主同步序列实现低轨卫星移动通信系统的下行时频同步；本方法先根据时偏估计公式进行大范围时偏搜索，然后在某几个时偏峰值附近进行小范围时频二维搜索，比之直接对似然函数进行时频二维搜索降低了复杂度；本方法使用乘以权值系数后的本地同步序列与接收序列进行相关运算来实现时偏搜索，当同步场景的频偏估计范围变动时，相关运算中只需要相应的修改权值系数即可，极大的提高了算法的适应性。

技术领域

本发明涉及一种低轨卫星移动通信系统下行时频同步方法。

背景技术

未来通信要求实现人们能在任何时间、任何地点与任何人通信。随着无处不在的通信需求和高数据率通信业务的不断增长，卫星移动通信系统所具有的无缝覆盖和通信容量大的优势将在新一代通信系统中发挥关键性的作用。目前，我国仍有较大范围的陆地与海域没有被蜂窝移动通信系统覆盖，亟需发展新的移动通信技术以实现全天候与全地域的无缝通信覆盖。卫星移动通信系统作为地面通信网和地面移动网的一种延伸和补充，尤其是特殊环境通信领域，其作用是不可替代的。

卫星移动通信系统与地面无线通信系统在未来将会逐渐融合，考虑到这一趋势，在卫星无线通信系统中使用地面无线通信系统已经采用的OFDM技术，对于二者的融合是大有裨益的。所以，基于OFDM的卫星移动通信系统具有非常可观的研究价值与不可估量的发展前景。在卫星通信系统中采用OFDM技术可以大大提高频谱效率，缓解日益紧张的带宽压力；此外卫星通信系统具有显著的多径衰弱，采用OFDM系统可以有效的对抗多径衰弱带来的影响。

针对OFDM技术应用到低轨卫星移动通信场景中由于大频偏、低信噪比等带来的时频同步困难问题，常用的解决方法是使用长导频序列进行同步处理。考虑到地面无线通信系统与卫星移动通信系统融合的大趋势，研究OFDM技术应用到低轨卫星移动通信系统后的下行时频同步算法意义重大。

然而，将OFDM技术应用到低轨卫星移动通信场景中会因为大频偏、低信噪比的问题，从而导致时频不同步。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种低轨卫星移动通信系统下行时频同步方法，克服了现有技术中因为大频偏、低信噪比等问题导致的时频不同步。

技术方案：本发明所述的低轨卫星移动通信系统下行时频同步方法，包括以下步骤：

S1：使用滑动窗对接收信号取数，所取数据经过抗混叠滤波器后再进行降采样处理；

S2：使用多个乘以权值后的本地同步序列与经步骤S1处理后的接收序列做相关运算，根据接收序列时偏的变化得到多组时偏估计结果；

S3：对步骤S2中的时偏估计结果进行峰值搜索，得到最大K个时偏峰值点，在这K个时偏峰值点附近对时频联合似然函数进行时频二维搜索；

S4：保持滑动窗位置不变，对连续多个周期的接收信号重复执行步骤S1-S3，得到多组时频二维搜索结果；

S5：对步骤S4所得的多组时频二维搜索结果进行非相干合并，寻找合并结果最大值所对应的同步定时点与频偏值；

S6：计算步骤S5中得到的同步定时点处信噪比；

S7：如果步骤S6中同步定时点处信噪比大于所设阈值，则认为实现时频同步；否则，滑动窗向前滑动并返回步骤S1，重复执行步骤S1-S6。

进一步，所述步骤S1中，降采样倍数根据滑动窗窗长和本地同步序列长度确定。

进一步，所述步骤S2中，本地同步序列按照以下方式乘以对应权值：

x_i＝s⊙β_i (1)