一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法技术

本发明专利技术属于卫星通信技术领域，具体涉及一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法，包括：功率受限终端的OFDM发射机生成生成带循环前缀的OFDM符号，并进行格式整形；低轨卫星的OFDM接收机对接收到的整形后的OFDM符号进行插值处理和傅里叶变换，得到接收符号序列；对接收符号序列进行信道估计和均衡后采用改进的对数似然比计算方法使用强纠错码进行强译码，解调出正确数据序列。本发明专利技术采用OFDM符号格式整形与强纠错译码的技术，提升了OFDM系统的时间效率，从而实现在低信噪比条件下，以不增加无人机终端发射功率为前提，保证节约功率受限的终端宝贵电量的同时实现对低轨卫星上行高速数据传输。低轨卫星上行高速数据传输。低轨卫星上行高速数据传输。

【技术实现步骤摘要】
一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法


[0001]本专利技术属于卫星通信
，具体涉及一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法。

技术介绍

[0002]在星地上行链路高速OFDM数据传输系统中，由于星地间传输距离远，自由空间传播损耗大，传播途中易受干扰，使得低轨卫星接收到的有用信号信噪比低，致使数据传输效率的降低。
[0003]现有采用提高发射机的输出功率的方式无法解决功耗的问题，如小型无人机等终端而言成本太高，因为其电量有限。同时，现有采用零填充的OFDM符号格式整形技术，仍旧保留了保护间隔，数据传输效率提升有限。

技术实现思路

[0004]针对在功率受限的终端与低轨卫星组成的通信系统在低信噪比下存在的数据传输效率和速率低的问题，本专利技术提供一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法，包括以下步骤：
[0005]功率受限终端的OFDM发射机生成生成带循环前缀的OFDM符号，并采用边缘剪裁的方式对生成的OFDM符号进行自适应格式整形；
[0006]功率受限终端的OFDM发射机将格式整形后的OFDM符号发送给低轨卫星的OFDM接收机，低轨卫星的OFDM接收机接收到整形后的OFDM符号后，对接收到的整形后的OFDM符号进行插值处理，得到插值后的OFDM符号，对插值后的接收符号进行傅里叶变换，得到接收符号序列；
[0007]低轨卫星的OFDM接收机对接收符号序列进行信道估计和均衡后采用改进的对数似然比计算方法使用强纠错码进行强译码，解调出正确数据序列。
[0008]本专利技术采用对OFDM符号格式整形的方式，依据调制方式自适应的对OFDM符号边缘进行裁剪，由于裁剪过程中去除了OFDM保护间隔，提升了OFDM系统的时间效率、降低了功耗、提高了速率；
[0009]本专利技术在进行OFDM译码时，采用一种提高译码准确率的LLR计算方法实现正确译码后，实现对接收比特序列的正确接收，最终达成在低信噪比条件下，以不增加无人机终端发射功率为前提，保证节约无人机终端宝贵电量的同时实现对低轨卫星上行高速数据传输的目的。
附图说明
[0010]图1是本专利技术实施例中的一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法的流程图；
[0011]图2是本专利技术实施例中的一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法
的OFDM发射机架构图；
[0012]图3是本专利技术实施例中的一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法的OFDM符号格式整形示意图；
[0013]图4是本专利技术实施例中的一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法的OFDM接收机架构图。
具体实施方式
[0014]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法，如图1所示，包括：
[0016]功率受限终端的OFDM发射机生成生成带循环前缀的OFDM符号，并采用边缘剪裁的方式对生成的OFDM符号进行自适应格式整形；
[0017]功率受限终端的OFDM发射机将格式整形后的OFDM符号发送给低轨卫星的OFDM接收机，低轨卫星的OFDM接收机接收到整形后的OFDM符号后，对接收到的整形后的OFDM符号进行插值处理，得到插值后的OFDM符号，对插值后的接收符号进行傅里叶变换，得到接收符号序列；
[0018]低轨卫星的OFDM接收机对接收符号序列进行信道估计和均衡后采用改进的对数似然比计算方法使用强纠错码进行强译码，解调出正确数据序列。
[0019]在本实施例中，功率受限终端的OFDM发射机生成带循环前缀的OFDM符号，包括：
[0020]如图2所示，在终端的OFDM发射机处，在频域对待发送的数据序列进行信道编码和调制将复符号分配给正交子载波；然后在串并变换后基于傅里叶反变换将正交子载波转换为时域OFDM符号；通过复制OFDM符号的末端部分并将其置于OFDM符号前生成带循环前缀OFDM符号；最后对进行自适应格式整形并经并串转换后将数据发送出去。
[0021]利用傅里叶反变换将正交子载波转换为时域OFDM符号，通过复制OFDM符号的末端部分并将其置于OFDM符号前生成带循环前缀OFDM符号，包括：
[0022][0023]其中，为带循环前缀的OFDM符号，为频域的调制复符号，即子载波符号，为插入的循环前缀矩阵，为傅里叶反变换矩阵。
[0024]在本实施例中，功率受限终端的OFDM发射机采用边缘裁切对OFDM符号格式整形的方式，降低每个符号能量占用，包括：
[0025]如图3所示，对生成的带循环前缀OFDM符号进行自适应格式整形，根据系统的编码方式自适应选取裁剪的边缘信息长度：
[0026][0027]其中，Nc为自适应选取裁剪的符号边缘信息长度，N为快速傅立叶逆变换长度，m为OFDM符号中不同编码方式子载波携带的比特数，为了达到避免边缘信息过裁剪导致无法正确解调的目的，Ncp为未经裁剪整形的符号长度。
[0028]在整形过程中去除符号间保护间隔，节省传输时间，整形后的OFDM符号q
k
：
[0029][0030]其中，为自适应选取裁剪的符号边缘信息长度，为快速傅立叶逆变换长度，为第个带循环前缀OFDM符号的第个采样点，将带循环前缀的OFDM符号首尾的边缘信息裁剪后，经整形的OFDM符号长度为：，为矩阵转置。
[0031]在本实施例中，低轨卫星的OFDM接收机对接收到的整形后的OFDM符号进行插值处理，保证正确解调，包括：
[0032]低轨卫星在执行OFDM解调之前，在因裁剪OFDM符号而未发送信号的位置即在接收到的OFDM符号前后各进行补长度的零，获得插值后的OFDM符号：
[0033][0034]对整形后的OFDM符号插值处理后，LEO的OFDM接收机可将其作为带循环前缀的OFDM符号进行处理，对插值后的接收符号进行傅里叶变换，得到接收符号序列，其中，为傅里叶变换，为循环前缀去除矩阵。
[0035]在本实施例中，低轨卫星的OFDM接收机使用强纠错码对接收符号序列强译码，包括：
[0036]如图4所示，在对接收符号序列进行信道估计和均衡后，对其进行解调，使用强纠错码采用改进的对数似然比（LLR）进行解码，解决因裁剪OFDM符号导致的载波间干扰的问题，保证在部分符号被裁剪的情况下保持通信质量，解调出正确数据序列。
[0037]使用一种提高译码准确率的LLR计算方法来解决因终端对OFDM符号进行裁剪，破坏OFDM的正交性，产生载波间干扰，解决传统的对数似然比LLR符号不正确、绝对值较大无法恢复正确数据序列的问题。
[0038]在本实施例中，提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法，其特征在于，包括：功率受限终端的OFDM发射机生成带循环前缀的OFDM符号，并采用边缘剪裁的方式对OFDM符号进行自适应格式整形；功率受限终端的OFDM发射机将格式整形后的OFDM符号发送给低轨卫星的OFDM接收机，OFDM接收机接收到整形后的OFDM符号后，对整形后的OFDM符号进行插值处理，得到插值后的OFDM符号，对插值后的OFDM符号进行傅里叶变换，得到接收符号序列；低轨卫星的OFDM接收机对接收符号序列进行信道估计和均衡后采用改进的对数似然比计算方法和使用强纠错码进行强译码，解调出正确数据序列。2.根据权利要求1所述的一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法，其特征在于，功率受限终端的OFDM发射机生成带循环前缀的OFDM符号，包括：在终端的OFDM发射机处，在频域对待发送的数据序列进行信道编码和调制后，将复符号分配给正交子载波，然后利用傅里叶反变换将正交子载波转换为时域OFDM符号，通过复制OFDM符号的末端部分并将其置于OFDM符号前生成带循环前缀OFDM符号。3.根据权利要求2所述的一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法，其特征在于，利用傅里叶反变换将正交子载波转换为时域OFDM符号，通过复制OFDM符号的末端部分并将其置于OFDM符号前生成带循环前缀OFDM符号，包括：其中，为带循环前缀的OFDM符号，为频域的调制复符号，即子载波符号，为插入的循环前缀矩阵，为傅里叶反变换矩阵。4.根据权利要求1所述的一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法，其特征在于，采用边缘剪裁的方式对OFDM符号进行自适应格式整形，包括：根据系统的编码方式自适应选取裁剪的边缘信息长度对OFDM符号进行首尾边缘信息剪裁整形，同时，在剪裁整形过程中去除符号间保护间隔，得到整形后的OFDM符号，其中，为第个带循环前缀OFDM符号的第个采样点，为自适应选取裁剪的符号边缘信息长度，为快速傅立叶逆变换长度，为矩阵转置。5.根据权利要求4所述的一种面向功率受限的低轨卫星终端的上行链路通信方法，其特征在于，根据系统的编码方式自适应选取裁剪的边缘信息长度，包括：其中，为自适应选取裁剪的符号边缘信息长度，为快速傅立叶逆变换长度，为OFDM符号中不同编码方式子载波携...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永刚，王志刚，曹海涛，
申请(专利权)人：成都本原星通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：