[发明专利]低轨卫星多载波通信系统下行链路采样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采样频偏估计与补偿方法，该方法包括：

步骤1：信关站基于星历对下行公共多普勒采样频偏进行估计；

下行公共多普勒采样频偏由下行馈电链路多普勒采样频偏和下行用户链路公共多普勒采样频偏两部分组成；信关站根据星历信息、信关站的位置信息，计算下行馈电链路多普勒采样频偏；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，用户链路引入的多普勒采样频偏定义为用户链路公共多普勒采样频偏；信关站根据星历信息、小区参考点位置和下行用户链路采样频率，计算出下行用户链路公共多普勒采样频偏；信关站使用下行公共多普勒采样频偏估计值，通过改变采样晶振的采样频率或使用重采样数字滤波器的方法，对下行发射信号采样频偏进行预补偿；

步骤2：用户终端利用下行同步信号对下行残余采样频偏进行估计；

下行残余采样频偏由用户终端与小区参考点之间的多普勒采样频偏差、晶振频偏以及步骤1采样频偏预补偿误差组成；接收端将接收到同步信号与本地产生的同步信号进行相关运算，并做分段处理，利用信号的特性，实现下行残余采样频偏的估计；用户终端根据下行残余采样频偏的估计值在接收信号时对下行残余采样频偏进行补偿；

步骤2.1：令∈_s表示相对频偏，定义为下行残留采样频偏f_s,residual与由用户端采样频率f_s之间的比值；

当存在∈_s的相对频偏时，记发射端频域的第m个符号上的第k个子载波上的信号为X_m(k)，经发射端变换到时域上，再经用户端接收并作FFT变换后的频域信号记为：

其中，N表示FFT点数，N_g为循环前缀的长度，N_s＝N_g+N，W_m(k)表示噪声；

步骤2.2：假设时隙内第m₁和第m₂个符号上为具有较好自相关性能的同步信号，如PN序列；用户终端本地产生第m₁和第m₂个符号上的同步信号序列副本和并与接收信号做相关，得到和随后将同一个符号上相关后的同步信号分为2n段；将第2i-1和第2i段的信号再做相关并求其幅角，i＝1,2,…,n，计算出第m₁和第m₂个符号上的相对采样频偏大小分别为：

式中，(·)^*表示取信号的共轭；

下行残余采样频偏计算公式为:

式中，d是符号m₁和m₂之间的采样间隔；

步骤2.3：对接收信号进行采样频偏补偿，第m个符号上的第k个子载波上的信号Y_m(k)经补偿后的值为

2.如权要求1所述的低轨卫星多载波通信系统下行链路采样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采样频偏f_s,feeder的计算为：

其中，是卫星与信关站的连线方向，是卫星的速度矢量，c为光速，f_s是多载波系统的采样频率；

下行用户链路公共多普勒采样频偏f_s,user的计算为：

其中，是卫星与用户终端的连线方向；

下行公共多普勒采样频偏估计值为：

f_s,downlink＝f_s,feeder+f_s,user。