卫星物联网场景下的上行频率补偿方法、装置及通信终端制造方法及图纸

本申请提供了一种卫星物联网场景下的上行频率补偿方法、装置及通信终端，用于在针对多普勒偏移进行频率补偿时，可以实现兼顾精度、信令开销以及功耗三个方面，如此保障了卫星物联网的通信质量。方法包括：通信终端根据自身的终端位置信息以及卫星通过广播方式发送过来的星历信息，计算终端与卫星之间通信链路的下行信号多普勒频频率偏移值D

Uplink frequency compensation method, device and communication terminal in the scenario of Satellite Internet of things

【技术实现步骤摘要】
卫星物联网场景下的上行频率补偿方法、装置及通信终端


[0001]本申请涉及信息领域，具体涉及一种卫星物联网场景下的上行频率补偿方法、装置及通信终端。

技术介绍

[0002]作为物联网的有力补充，卫星物联网为全球用户提供低成本、广覆盖、低时延、大连接的物联网服务。卫星物联网利用卫星通信网络的优势，实现了全球覆盖，弥补了地面通信网络覆盖能力有限的短板，提供了全球全天候物联网接入服务，拓展了物联网更广泛的应用场景；同时，卫星物联网不受天气、气候环境影响，具备全天候服务能力，且系统抗灾害能力强。从卫星通信领域来看，卫星物联网的实现及其迅速的发展，已经成为卫星通信领域增长速度最快的一个分支，有着非常广阔的发展前景。
[0003]卫星移动通信系统中，卫星、移动终端以及信关站之间存在明显的相对运动，卫星接收信号需要较长的时间用以捕获和跟踪多普勒频移，这将降低系统的效率和容量，其次卫星还需要较复杂的算法以及大量的硬件资源去处理多普勒频移。
[0004]因此，为了保证通信的质量与可靠性，可在终端侧引入频率补偿技术，频率补偿技术可实时估计出在可通信范围内卫星与终端之间的多普勒频移的大小及变化规律，及时给出相应的补偿，保证收、发调制解调器能够准确地找到通信载波并进行调制和解调。
[0005]而在现有的相关技术的研究过程中，专利技术人发现，现有频率补偿技术可以分为开环频率补偿方法以及闭环频率补偿方法。开环频率补偿方法是终端根据下行信号多普勒频移估计上行信号多普勒频移进行频率补偿，这种方法是基于理想的时钟源的前提下，未考虑卫星与终端的晶振钟差带来的频偏，造成保护带宽过大、精度过低问题；闭环频率补偿方法是卫星根据终端发送的信号返回终端的频差，通过闭环频率补偿，使终端频率补偿精度满足要求，这种方法补偿精度比较高但是存在信令开销以及功耗大的问题，也就是说，现有的频率补偿技术在精度、信令开销以及功耗三个方面存在未能取得兼顾的情况。

技术实现思路

[0006]本申请提供了一种卫星物联网场景下的上行频率补偿方法、装置及通信终端，用于在针对多普勒偏移进行频率补偿时，可以实现兼顾精度、信令开销以及功耗三个方面，如此保障了卫星物联网的通信质量。
[0007]第一方面，本申请提供了一种卫星物联网场景下的上行频率补偿方法，方法包括：
[0008]通信终端根据自身的终端位置信息以及卫星通过广播方式发送过来的星历信息，计算终端与卫星之间通信链路的下行信号多普勒频频率偏移值D
DL
；
[0009]通信终端根据导航接收机的时钟模块的秒脉冲校准时钟信息，计算自身的下行晶振时钟偏差
[0010]通信终端根据上行晶振时钟偏差与下行晶振时钟偏差的相关性、下行晶振时钟偏
差计算自身的上行晶振时钟偏差
[0011]通信终端根据下行信号多普勒频率偏移值D
DL
以及上行晶振时钟偏差计算通信链路的上行信号频率补偿值Δf
补
。
[0012]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第一种可能的实现方式中，通信终端根据自身的终端位置信息以及卫星通过广播方式发送过来的星历信息，计算终端与卫星之间通信链路的下行信号多普勒频率偏移值D
DL
，包括：
[0013]通信终端基于下式，根据终端位置信息以及星历信息，计算通信链路的下行信号多普勒频率偏移值D
DL
：
[0014][0015]其中，f
D
为下行信号载波频率，g为重力加速度，c为光速，v为当前时刻卫星与通信终端之间的相对速度矢量，为信号入射角。
[0016]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第二种可能的实现方式中，通信终端根据导航接收机的时钟模块的秒脉冲校准时钟信息，计算自身的下行晶振时钟偏差包括：
[0017]通信终端利用秒脉冲校准时钟信息与实际晶振时钟信息之间的差值，计算下行晶振时钟偏差
[0018]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第三种可能的实现方式中，通信终端根据上行晶振时钟偏差与下行晶振时钟偏差的相关性、下行晶振时钟偏差计算自身的上行晶振时钟偏差包括：
[0019]通信终端基于下式，根据上行晶振时钟偏差与下行晶振时钟偏差的相关性、下行晶振时钟偏差计算自身的上行晶振时钟偏差
[0020][0021]其中，f
U
为上行信号载波频率，f
D
为下行信号载波频率。
[0022]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第四种可能的实现方式中，通信终端根据下行信号多普勒频偏D
DL
以及上行晶振时钟偏差计算基于通信链路的上行信号频率补偿值Δf
补
，包括：
[0023]通信终端基于下式，根据下行信号多普勒频偏D
DL
以及上行晶振时钟偏差计算基于通信链路的上行信号频率补偿值Δf
补
：
[0024][0025][0026]其中，f
U
为上行信号载波频率，f
D
为下行信号载波频率，Δf为载波频率偏移值，f
clk
为时钟脉冲，K为通信终端的载波跟踪环路中数字控制振荡器NCO输入的频率控制字，N为NCO的相位累加器的位数。
[0027]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第五种可能的实现方式中，方法还包括：
[0028]通信终端通过下式计算上行信号频率f
上
：
[0029]f
上
＝f
actual
+Δf
补
，
[0030]其中，f
actual
为通信终端的上行实际信号频率。
[0031]结合本申请第一方面第五种可能的实现方式，在本申请第一方面第六种可能的实现方式中，方法还包括：
[0032]通信终端基于通信链路以及上行信号频率f
上
，向卫星发送上行信号。
[0033]第二方面，本申请提供了一种卫星物联网场景下的上行频率补偿装置，装置包括：
[0034]第一计算单元，用于根据自身的终端位置信息以及卫星通过广播方式发送过来的星历信息，计算终端与卫星之间通信链路的下行信号多普勒频频率偏移值D
DL
；
[0035]第二计算单元，用于根据导航接收机的时钟模块的秒脉冲校准时钟信息，计算自身的下行晶振时钟偏差
[0036]第三计算单元，用于根据上行晶振时钟偏差与下行晶振时钟偏差的相关性、下行晶振时钟偏差计算自身的上行晶振时钟偏差
[0037]第四计算单元，用于根据下行信号多普勒频率偏移值D
DL
以及上行晶振时钟偏差计算通信链路的上行信号频率补偿值Δf
补
。
[0038]结合本申请第二方面，在本申请第二方面第一种可能的实现方式中，第一计算单元，具体用于：
[0039]基于下式，根据终端位置信息以及星历信息，计算通信链路的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星物联网场景下的上行频率补偿方法，其特征在于，所述方法包括：通信终端根据自身的终端位置信息以及卫星通过广播方式发送过来的星历信息，计算终端与卫星之间通信链路的下行信号多普勒频频率偏移值D
DL
；所述通信终端根据导航接收机的时钟模块的秒脉冲校准时钟信息，计算自身的下行晶振时钟偏差所述通信终端根据上行晶振时钟偏差与下行晶振时钟偏差的相关性、所述下行晶振时钟偏差计算自身的上行晶振时钟偏差所述通信终端根据所述下行信号多普勒频率偏移值D
DL
以及所述上行晶振时钟偏差计算所述通信链路的上行信号频率补偿值Δf
补
。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通信终端根据自身的终端位置信息以及卫星通过广播方式发送过来的星历信息，计算终端与卫星之间通信链路的下行信号多普勒频率偏移值D
DL
，包括：通信终端基于下式，根据所述终端位置信息以及所述星历信息，计算所述通信链路的下行信号多普勒频率偏移值D
DL
：其中，f
D
为下行信号载波频率，g为重力加速度，c为光速，v为当前时刻所述卫星与所述通信终端之间的相对速度矢量，为信号入射角。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信终端根据导航接收机的时钟模块的秒脉冲校准时钟信息，计算自身的下行晶振时钟偏差包括：所述通信终端利用所述秒脉冲校准时钟信息与实际晶振时钟信息之间的差值，计算所述下行晶振时钟偏差4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信终端根据上行晶振时钟偏差与下行晶振时钟偏差的相关性、所述下行晶振时钟偏差计算自身的上行晶振时钟偏差包括：所述通信终端基于下式，根据所述上行晶振时钟偏差与下行晶振时钟偏差的相关性、所述下行晶振时钟偏差计算自身的上行晶振时钟偏差计算自身的上行晶振时钟偏差其中，f
U
为上行信号载波频率，f
D
为下行信号载波频率。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信终端根据所述下行信号多普勒频偏D
DL
以及所述上行晶振时钟偏差计算基于所述通信链路的上行信号频率补偿值Δf
补

【专利技术属性】
技术研发人员：谢雅婷，喻竹希，双炜，孙维忠，吕佳欢，王璇，张玉龙，
申请(专利权)人：航天行云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：