卫星移动通信中载波跟踪的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种卫星移动通信中载波跟踪的方法及装置，涉及通信领域，能够实现卫星移动通信中的载波频率快速变化的跟踪。本发明的方法主要包括：在卫星移动通信的载波跟踪环路中，通过在突发中间插入一定数量符号的训练序列实现对接收信号进行频偏估计，得到所述接收信号的近似频偏估计值将近似频偏估计值带入环路滤波器进行滤波得到滤波后的频偏估计值通过所述滤波后的频偏估计值对载波跟踪环路中滤波器的VCO进行调整，实现卫星移动通信中的载波跟踪。本发明的实施例主要用于卫星移动通信中载波跟踪的过程中。
【专利说明】卫星移动通信中载波跟踪的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，尤其涉及卫星移动通信领域，特别是一种卫星移动通信中载波跟踪的方法及装置。
【背景技术】
[0002]在卫星移动通信中，由于收发信机的相对运动，会导致多普勒频移，并且由于收发端的本地晶振不一致，使得地面终端或者机载终端的接收与卫星的发送信号存在较大的频率偏差。另外，由于加速运动致使地面终端或者机载终端的接收信号存在多普勒频率变化(地面终端变化率最大32.5Hz/s,机载终端变化率最大67.7Hz/s)。因此，要想正确解调数据，卫星移动通信中的载波跟踪不但要能够跟踪固定的频偏，还需要能够跟踪频率的变化。
[0003]在当前的卫星信号跟踪中多采用二阶或者三阶环路，比如GPS系统，采用二阶环路即可满足要求，但是GPS的信号模型很难直接用于卫星移动通信中，因此需要对二阶环路做适当修改。在陆地移动通信系统中，目前多采用卡尔曼一阶滤波器来构成环路，比如GSM系统，因为陆地移动通信系统不关心一阶频率变化，所以，一阶卡尔曼方式足以满足要求。但是卫星移动信号的帧结构与GSM类似，因此可以借鉴GPS跟踪一阶频率变化的能力和GSM的环路结构来解决卫星移动通信的一阶频率变化的跟踪问题。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种卫星移动通信中载波跟踪的方法及装置，能够实现卫星移动通信中的载波跟踪。
[0005]为达到上述目的，本发明的实施例提供如下技术方案:
[0006]一方面，本发明的实施例提供一种卫星移动通信中载波跟踪的方法，包括:
[0007]在卫星移动通信的载波跟踪环路中，通过在突发中间插入一定数量符号的训练序
列实现对接收信号进行频偏估计，得到所述接收信号的近似频偏估计值Δ/
[0008]将所述近似频偏估计值Δ/带入环路滤波器进行滤波，得到滤波后的频偏估计值Δ/；
[0009]通过所述滤波后的频偏估计值Δ /对载波跟踪环路中滤波器的VCO进行调整，实现卫星移动通信中的载波跟踪。
[0010]另一方面，本发明的实施例提供一种卫星移动通信中载波跟踪的装置，包括:
[0011]频偏估计单元，用于在卫星移动通信的载波跟踪环路中，通过在突发中间插入一定数量符号的训练序列对接收信号进行频偏估计，得到所述接收信号的近似频偏估计值
Δ/
[0012]滤波单元，用于将所述近似频偏估计值Δ/带入环路滤波器进行滤波，得到滤波后的频偏估计值Δ /
[0013]调整单元，用于通过所述滤波单元获得的所述滤波后的频偏估计值Δ/对载波跟
踪环路中滤波器的VCO进行调整,实现卫星移动通信中的载波跟踪。
[0014]本发明的实施例提供的卫星移动通信中载波跟踪的方法及装置，实现了载波跟踪中频偏的获取，即通过在突发中间插入一定数量符号的训练序列对接收信号进行频偏估
计，并且将所述近似频偏估计值Δ/带入环路滤波器进行滤波，得到滤波后的频偏估计值
Af，通过所述滤波后的频偏估计值Δ/对载波跟踪环路中滤波器的VCO进行调整，实现卫星移动通信中的载波跟踪。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1示出了本发明实施例提供的载波跟踪环路示意图；
[0016]图2示出了本发明实施例提供的卫星移动通信中载波跟踪的方法流程图；
[0017]图3示出了本发明实施例提供的训练序列的两种插入方式；
[0018]图4示出了本发明实施例提供的一种卫星移动通信中载波跟踪的装置组成框图；
[0019]图5示出了本发明实施例提供的另一种卫星移动通信中载波跟踪的装置组成框图；
[0020]图6示出了本发明实施例提供的没有环路跟踪时频偏估计方差示意图；
[0021]图7、图8示出了本发明实施例提供的在频率变化率为33Hz/s时的载波跟踪仿真结果示意图；
[0022]图9、图10示出了本发明实施例提供的在频率变化率为67Hz/s时的载波跟踪仿真结果示意图。
【具体实施方式】
[0023]在载波环路跟踪技术中，由于环路的跟踪精度和跟踪速度往往是一对矛盾，因此需要综合考虑精度和速度，来选择合适的4和ζ。本发明的实施例中主要采用与锁相环类似的自动频率控制环路，该载波跟踪环路如图1所示。由于载波跟踪的精度不但与环路滤波器噪声带宽相关，还与频偏估计模块的估计精度相关。因此，本发明实施例主要设计频偏估计模块(Frequency offset estimation)和环路滤波器模块(Loop filter)的实现方法。
[0024]基于上述涉及，本发明的实施例提供一种卫星移动通信中载波跟踪的方法，如图2所示，该方法包括:
[0025]101、在卫星移动通信的载波跟踪环路中，通过在突发中间插入一定数量符号的训练序列对接收信号进行频偏估计，得到所述接收信号的近似频偏估计值Δ/
[0026]其中，本发明实施例中，在进行频偏估计时，采用的是数据辅助的估计方式，也就是在突发中间插入一定数量符号的训练序列，该训练序列在接收端已知。其中，训练序列的插入方式有但不局限于如下两种，如图3所示。一种是typel，在两段业务数据中间插入一段训练序列；一种是type2，在业务数据中插入多段不连续的训练序列。对于这两种突发结构采用不同的频偏估计方法。
[0027]102、将所述近似频偏估计值Δ/带入环路滤波器进行滤波，得到滤波后的频偏估计值.Δ/。
[0028]其中，将所述近似频偏估计值Δ/带入环路滤波器进行滤波，得到滤波后的频偏估计值Δ/具体可以通过但不局限于以下的方式实现，该方式为:根据所述近似频偏估计值Δ/和所述环路滤波器的两个参数值K、Id1获取所述滤波后的频偏估计值Δ/。
[0029]其中，根据所述近似频偏估计值Δ/和所述环路滤波器的两个参数值Iv Id1获取所述滤波后的频偏估计值Δ/时，具体可以通过但不局限于如下公式实现:该公式为:
【权利要求】
1.一种卫星移动通信中载波跟踪的方法，其特征在于，包括: 在卫星移动通信的载波跟踪环路中，通过在突发中间插入一定数量符号的训练序列实现对接收信号进行频偏估计，得到所述接收信号的近似频偏估计值Δ/ , 将所述近似频偏估计值Δ/带入环路滤波器进行滤波，得到滤波后的频偏估计值Δ / ； 通过所述滤波后的频偏估计值Δ/对载波跟踪环路中滤波器的压控振荡器VCO进行调整，实现卫星移动通信中的载波跟踪。
2.根据权利要求1所述的卫星移动通信中载波跟踪的方法，其特征在于，所述在卫星移动通信的载波跟踪环路中，通过在突发中间插入一定数量符号的训练序列实现对接收信号的频偏估计，得到所述接收信号的近似频偏估计值Δ/包括: 当在两段业务数据中间插入一段训练序列时，根据接收的训练序列符号与本地训练序列符号相关得到的误差信号进行计算，得到所述接收信号的近似频偏估计值△/; 当在业务数据中插入多段不连续的训练序列时，用接收的相邻两段训练序列符号进行频偏估计，得到多个近似频偏估计值，并对所述多个近似频偏估计值求平均值，将所述平均值作为所述接收信号的近似频偏估计值△/
3.根据权利要求2所述的卫星移动通信中载波跟踪的方法，其特征在于，当在两段业务数据中间插入一段训练序列时，所述根据接收的训练序列符号与本地训练序列符号相关得到的误差信号进行计算，得到所述接收信号的近似频偏估计值Δ/具体为: 通过以下公式进行计算获得所述接收信号的近似频偏估计值△/，该公式具体为:
4.根据权利要求2所述的卫星移动通信中载波跟踪的方法，其特征在于，当在业务数据中插入多段不连续的训练序列，并且两段训练序列之间的业务数据块的大小以及所估计的频偏大小没有导致相位突变时，所述用接收的相邻两段训练序列符号进行频偏估计，得到多个近似频偏估计值，并对所述多个近似频偏估计值求平均值，将所述平均值作为所述接收信号的近似频偏估计值△/具体为: 用接收的相邻两段训练序列符号进行频偏估计，得到多个近似频偏估计值，并对所述多个近似频偏估计值求平均值具体采用以下的公式实现，该公式为:
5.根据权利要求2所述的卫星移动通信中载波跟踪的方法，其特征在于，当在业务数据中插入多段不连续的训练序列，并且两段训练序列之间的业务数据块较长以及频偏较大而导致用于频偏估计的相位发生突变时，所述用接收的相邻两段训练序列符号进行频偏估计，得到多个近似频偏估计值，并对所述多个近似频偏估计值求平均值，将所述平均值作为所述接收信号的近似频偏估计值Δ/具体为: 通过以下的公式，分别对两段业务数据中间插入一段训练序列的情形进行频偏估计，得到第一频偏估计值；该公式包括:
6.根据权利要求1-5中任一项所述的卫星移动通信中载波跟踪的方法，其特征在于，所述将所述近似频偏估计值Δ/带入环路滤波器进行滤波，得到滤波后的频偏估计值Δ/为: 根据所述近似频偏估计值Δ/和所述环路滤波器的两个参数值Ivb1获取所述滤波后的频偏估计值Δ/ ,具体通过如下公式实现:该公式为:
7.—种卫星移动通信中载波跟踪的装置，其特征在于，包括: 频偏估计单元，用于在卫星移动通信的载波跟踪环路中，通过在突发中间插入一定数量符号的训练序列对接收信号进行频偏估计，得到所述接收信号的近似频偏估计值Δ/ ； 滤波单元，用于将所述近似频偏估计值*带入环路滤波器进行滤波，得到滤波后的频偏估计值Δ —f ' 调整单兀，用于通过所述滤波单元获得的所述滤波后的频偏估计值.Δ/对载波跟踪环路中滤波器的VCO进行调整，实现卫星移动通信中的载波跟踪。
8.根据权利要求7所述的卫星移动通信中载波跟踪的装置，其特征在于，所述频偏估计单元包括: 第一频偏估计模块，用于当在两段业务数据中间插入一段训练序列时，根据接收的训练序列符号与本地训练序列符号相关得到的误差信号进行计算，得到所述接收信号的近似频偏估计值A/ 和/或第二频偏估计模块，用于当在业务数据中插入多段不连续的训练序列时，用接收的相邻两段训练序列符号进行频偏估计，得到多个近似频偏估计值，并对所述多个近似频偏估计值求平均值，将所述平均值作为所述接收信号的近似频偏估计值Δ/
O
9.根据权利要求8所述的卫星移动通信中载波跟踪的装置，其特征在于， 当在两段业务数据中间插入一段训练序列时，所述第一频偏估计模块具体用于，通过以下公式进行计算获得所述接收信号的近似频偏估计值△/ ,该公式具体为:
10.根据权利要求7所述的卫星移动通信中载波跟踪的装置，其特征在于，所述滤波单元具体用于根据所述近似频偏估计值Δ/和所述环路滤波器的两个参数值Ivb1获取所述滤波后的频偏估计值Δ/具体通过如下公式实现:该公式为:
【文档编号】H04L27/00GK103701740SQ201410008727
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】刘解华, 刘斌彬, 吴彦奇 申请人:北京华力创通科技股份有限公司