[发明专利]低轨卫星OFDM系统中载波间干扰自消除方法

说明书

本发明公开了低轨卫星通信OFDM系统中载波间干扰自消除的方法，包括：步骤一、序列发生器发送子载波序列组X₀(k)，k＝0,2,…,N/4‑2；步骤二、对X₀(k)进行插零、取反、圆周移位等变换后得到子载波序列组X₂(k)，0≤k≤N/4‑1，N/4为整数；步骤三、对X₂(k)按照4种不同的插零、乘以旋转参数、圆周移位等方式进行调制处理后得到4个子载波序列组X_Ⅰ(k)、X_Ⅱ(k)、X_Ⅲ(k)、X_Ⅳ(k)，0≤k≤N‑1，再将这4个序列组进行合并后得到所需要的子载波序列组X(k)，0≤k≤N‑1；步骤四、调制处理后，接收端对发射端的4个子载波序列组X_Ⅰ(k)、X_Ⅱ(k)、X_Ⅲ(k)、X_Ⅳ(k)分别进行解调后得到4组接收信号，再将这4组接收信号进行合并相加，便可得到接收端最终所需要的接收信号Y′(k)，0≤k≤N‑1。

技术领域

本发明涉及低轨卫星通信系统技术领域，尤其涉及一种低低轨卫星OFDM系统中载波间干扰自消除方法。

背景技术

卫星以其通信距离远、覆盖范围广、组网灵活、不受地理环境条件限制以及不受地面设备条件限制等特点，因而在无线通信领域占有重要的地位。在卫星移动通信系统中，低轨(Low Earth orbit,LEO)卫星移动通信系统起着越来越重要的作用。低轨移动通信系统具有许多其他地面传输设备所不具备的优越性：相对于地面无线通信系统，低轨卫星通信系统覆盖面广；相对于静止轨道(Geostationary Orbit,GEO)、中轨(Medium Earth Orbit,MEO)卫星通信系统，低轨卫星组网灵活，卫星运行轨道低，星地链路传输时延较小，并且可以与高轨卫星、中轨卫星组成天机系统。

低轨卫星通信系统在卫星通信系统中的重要地位，决定了低轨卫星通信系统链路传输质量的高效性。但相对于地面用户终端来说，低轨卫星较高的运行速度，高频段载波传输，星地链路传输损耗以及信道衰落严重等特性，使得低轨卫星移动通信系统的信号传输质量受到严重的影响。同时由于低轨卫星波束频繁切换造成信道的时变性，以及信号带宽传输时多径信道频率选择性衰落特性，造成复杂多变的信道环境。因此低轨宽带卫星通信系统需要采用一种较好的抗频率选择性衰落的多载波传输方式。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)属于一种多载波调制技术，针对需要提高频带利用率的低轨宽带卫星通信系统而言，其可以解决频带资源受限的问题，同时由于卫星通信传输过程中经历地理环境较复杂，OFDM的抗多径的特点可以削弱复杂多变的环境对信号传递的负面影响。因此自上世纪末以来，将OFDM技术与卫星通信相结合已经引起了国内外学者们的广泛关注。

虽然OFDM系统较传统的频分复用系统相比具有很强的抗多径和干扰的能力，能够有效的抑制符号间串扰(Inter Symbol Interference,ISI)，但实际中的低轨卫星移动衰落信道在传输时也会受到诸如多径传播、时延扩展、衰落特性以及多普勒效应等因素的影响，由此造成OFDM系统子载波之间的正交性受到破坏，导致载波间干扰(Inter-channelInterference,ICI)。而OFDM是建立在子载波严格正交的基础上的，如果不采取有效措施对ICI进行抑制，不仅会使OFDM系统误码率性能恶化，还会带来严重的地板效应，即无论怎样在发射端增加信号的发射功率，都不能改善OFDM系统的良好性能。因此如何减小ICI对OFDM的影响，是低轨卫星OFDM系统能够得到广泛应用的前提条件之一。同时实际LEO卫星信道中往往具有较大的多普勒频移，而当多普勒频移大于OFDM的子载波间隔时，接收端解调出来的信号将会存在相位旋转，从而导致接收数据错误并影响系统的误码率性能。