[发明专利]低轨卫星多载波通信系统下行链路载波频偏估计与补偿方法

权利要求书

1.低轨卫星多载波通信系统下行链路载波频偏估计与补偿方法，该方法包括：

步骤1：下行公共多普勒载波频偏由下行馈电链路多普勒载波频偏和下行用户链路公共多普勒载波频偏两部分组成；信关站根据星历信息、信关站的位置和下行馈电链路载波频率，计算下行馈电链路多普勒载波频偏；选择波束覆盖中心位置为小区参考点，该位置由卫星位置和卫星波束指向唯一确定；当用户终端位于小区参考点时，下行用户链路引入的多普勒载波频偏定义为下行用户链路公共多普勒载波频偏；信关站根据星历信息、小区参考点位置和下行用户链路载波频率，计算出下行用户链路公共多普勒载波频偏；信关站使用下行公共多普勒载波频偏估计值对下行发射信号进行预补偿；

步骤2：下行残余载波频偏由用户终端与小区参考点之间的多普勒载波频偏差、晶振频偏以及步骤1预补偿误差组成；接收端将接收到的下行同步信号或参考信号与本地产生的同步信号或参考信号进行联合处理，利用信号的相关特性，实现下行残余载波频偏的估计；用户终端根据下行残余载波频偏的估计值在接收信号时对下行残余频偏进行补偿。

2.如权利要求1所述的低轨卫星多载波通信系统下行链路载波频偏估计与补偿方法，其特征在于所述步骤1中下行馈电链路多普勒载波频偏f_{feeder，downlink}的计算为：

其中，为下行馈电链路载波频率，是卫星与信关站的连线方向，是卫星的速度矢量，c为光速；

下行用户链路公共多普勒载波频偏f_{user，downlink}的计算为：

其中，为下行用户链路载波频率，是卫星与用户终端的连线方向，是卫星的速度矢量，c为光速；

下行公共多普勒载波频偏估计值为：

f_{common，downlink}＝f_{feeder，downlink}+f_{user，downlink}。

3.如权利要求1所述的低轨卫星多载波通信系统下行链路载波频偏估计与补偿方法，其特征在于所述步骤2的具体方法为：

步骤2.1：令z+∈表示相对频偏，定义为频偏与子载波间隔Δf之间的比值,z为频偏的整数部分，称为整数倍频偏，∈为频偏的小数部分，称为小数倍频偏；当存在z+∈的相对频偏时，发射端的同步信号或参考信号序列x(n)，在接收端接收后表示为

其中，N表示采样点数，n为采样的序号，w(n)表示噪声；

步骤2.2：用户终端本地产生一个频域上的同步信号序列副本X(k)，再将其变换到时域上，记为x(n)，与r(n)进行互相关运算，计算得出残余的相对小数倍频偏大小为：

式中，(·)^*表示取信号的共轭；

步骤2.3：对接收信号进行大小为的小数倍频偏补偿，再将接收信号做FFT变换到频域上进行整数倍频偏估计，记第k个子载波上的频域接收信号为R(k)， 当同步信号采用m序列时，整数倍频偏大小利用m序列的性质做滑动相关运算，得到整数倍频偏大小为：

步骤2.4：补偿信号的整数倍频偏