[发明专利]带宽卫星通信系统OFDM同步方法、装置及可读存储介质

说明书

本发明实施例提供了一种带宽卫星通信系统OFDM同步方法，包括：采用加权序列对基础训练序列进行部分加权得到目标训练序列；其中，所述基础训练序列由前后两组相同的零自相关序列组构成，所述加权序列是零自相关序列或者能够与被加权序列部分加权后生成零自相关序列的序列。基于上述方案，通过特定加权序列对基础训练序列进行加权，能够通过序列的零自相关特性降低载波频偏估计时多径分量带来的干扰。本发明实施例还提供了一种带宽卫星通信系统OFDM同步装置及计算机可读存储介质。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种带宽卫星通信系统OFDM同步方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种多载波调制方式，它将高速数据信号经串并转换成多个并行的低速子数据流，并对每个子数据进行相应地载波调制。各个子载波之间允许重叠，但是只要各个子载波保持严格的正交性，多个并行的子数据流并不会相互干扰。从这个角度上来说，OFDM系统的频带利用率非常高。此外，OFDM系统将数据串并转换到多个子载波上调制，每个子信道的带宽小于相干带宽，每个子信道可以看成平坦衰落，在时域上看，每个并行的数据时域变宽。除此之外，由于循环前缀(CP，Cyclic Prefix)的引入，可以提供一段保护周期，从而更好的抑制符号间干扰。因此，CP-OFDM技术可以很好抵抗多径带来的码间串扰，成为目前地面无线通信系统的主流调制波形技术。

尽管OFDM具有良好的频谱效率和抗多径能力，但由于OFDM系统要求子载波之间严格正交，因此其对同步误差尤其是载波频偏(CFO，Carrier Frequency Offset)异常敏感。因此，同步性能，包括时偏(TO，Timing Offset)和CFO估计精度，一直是影响OFDM系统性能的关键因素。

随着天地一体化发展的需求，由于地面无线通信网络均采用OFDM调制，将OFDM技术应用于卫星通信系统将极大的促进这一进程。同时，由于宽带传输需求的日益增长和L、S等工作频段的日益拥挤，无线通信尤其是宽带卫星通信的工作频段可能会逐渐向Ka等高频频段转移。频段的提高使得通信系统更容易存在较大的CFO，因此，提高CFO的估计精度也即提高同步系统的性能将会变得非常重要。

OFDM同步算法一般通过训练序列的相关特性进行同步。目前在OFDM系统中，同步训练序列一般选取恒幅零自相关(CAZAC，Constant Amplitude Zero Auto Correlation)序列。根据相关操作的类型可以分为自相关同步算法与互相关同步算法。采用自相关同步算法的情况下，训练序列的结构一般是两段前后相同的零自相关序列。在接收端将前后两段相同的CAZAC序列进行自相关运算来寻找最大相关值点来确定定时点，并完成相应的CFO估计。自相关算法的优点是定时同步不受频偏影响，但是在低信噪比下，定时同步精确度低。互相关同步算法是接收信号与本地副本训练序列进行互相关运算来进行同步的算法。互相关算法可以得到较高的定时估计信噪比，但此种类型的算法定时同步受频偏影响较大，导致此频偏估计范围有限。为了兼容存在较大频偏的场景，本发明主要关注自相关同步算法。

由于CP的存在并且在训练符号时域信号中，CP等于训练序列尾部序列值，因此，在进行相关运算时，在训练符号CP开始处会出现一个伪相关峰值，从而对定时同步造成干扰。为避免这一问题，通常的做法是：对训练序列进行加权，即对CP后的训练序列用其他序列进行加权改变训练序列的数值，从而避免与CP数值相同；在接收端通过去加权操作解除加权序列对相关计算的影响。目前常用的加权方案有两种，其中一种是采用伪噪声(PN，Pseudo-Noise)序列对全部训练序列进行加权。另一种是采用随机相位序列对前半部分训练序列进行加权。后一种加权方式可以显著减少相位噪声，提高CFO估计的精度。

本发明在上述方案基础上，进一步改进以提高CFO估计的精度。

发明内容