专利名称：一种成对载波复用多用户随机接入中的信号参数提取方法
技术领域：
本发明属于VSAT卫星通信技术领域，尤其涉及一种成对载波复用的多用户随机 接入技术的用户信道分配过程中的信号参数提取方法。
背景技术：
VSAT卫星通信系统以其轻便、灵活、价格低廉、使用方便等特点得到了广泛使用， 随着通信量和用户量的增加，带宽资源变得十分宝贵；而成对载波复用技术(PCMA，Paired Carrier Multiple Access)作为一种新型卫星通信多址方式，其频谱利用效率提高了 100%，还具有数据安全性高等特点，如果能够将载波成对复用技术引入到VSAT卫星通信 中能够发挥二者的优势，降低系统运行成本。但是VSAT卫星通信系统由多个卫星小站组成，小站之间通过组网实现互连互通， 往往通过用户随机接入，动态分配频率、时域资源来提高频带利用效率。但以往的PCMA技 术只适用于两个卫星站之间的双向通信，其链路建立时间，解调方式都无法适应用户随机 接入，动态分配时频资源的要求。成对载波复用多用户随机接入技术将PCMA体制引入到VSAT卫星通信系统中，采 用短突发PCMA帧信号来实现主对方通信，与传统的VSAT通信系统相比带宽利用率提高了 接近100%。系统将信号分为网控信号和业务信号，网控信号主要负责通信网内部控制，业 务信号则用来进行PCMA通信。网控信号与业务信号采用频分复用方式，即网控信号占用一 个网控频率，PCMA业务信号占用业务频率，一个PCMA网由一个网控频率和多个PCMA业务频 率组成。网控信号由多个信道组成，包括时间和频率基准信道、业务分配信道、主方上线申 请信道和从方响应信道等，这些信道以一定时间间隔周期发送；PCMA业务频率以TDMA方式 分为多个时隙，业务的主、从方占用相同的频率和时隙通过PCMA短突发信号相互通信。如 附图1所示。为了适应成对载波复用多用户随机接入技术的要求，采用了成对载波复用短突发 信号作为主要的通信方式，这些算法都需要较长的相关长度，并经过多次调整之后才能进 入的稳定跟踪状态，而这些方法都不适用于突发载波成对复用信号的信号参数提取。
发明内容
本发明的提供一种成对载波复用多用户随机接入中的信号参数提取方法，解决了 成对载波复用多用户随机接入VSAT网的信号参数提取的问题本发明的技术方案是，一种成对载波复用多用户随机接入中的信号参数提取方 法，所述提取方法包括以下步骤用户发出信号为Ssend(k) = As^ang(kTs -nT)接收到信号为<formula>formula see original document page 4</formula>其中λ delay为接收信号的时间延迟，foffset为接收信号的频率偏差，如果f。ffset为 0，接收信号Sraeire与发射信号的逆信号Ssm/进行相关；得到<formula>formula see original document page 4</formula>取Φ λ (k)最大时的时延估计值i，两个序列相乘后产生一个新的序列snew(k) = s;end(k-bsreceive(k)对序列Snew (k)进行FFT变换，FFT变换的最大输出值即是频率偏差值。进一步的，信号幅度和初相的提取通过PCMA帧中的短训练头来实现，短训练头采 用脉冲压缩信号，该信号为SpulsXt) = exp \^πμ{ -1所接收到的训练头为Spulse reXt) = A exp ^πμ{ — y)2 +6>0|其中A为信号的幅度，θ ^为PCMA信号初相，将接收到的训练头与信号
s⑴= exp|-和相乘，将两个序列相乘的结果累力卩，累加的结果为MAexp ( θ Q)，其
中M为累加次数，将累加结果取绝对值除以M，即可得到幅度值A，累加结果取相角得到初始 相位。本发明的成对载波复用多用户随机接入的解调参数提取包括信号时延λ，载波频 率f，信号幅度A，和信号初始相位Φ，这里采用两种方法实现信号参数的提取，即通过整体 设计实现信号时延和载波频率的联合提取，在通过在成对载波复用突发信号的头和尾部加 入训练序列实现信号幅度和初相的提取。
图1是PCMA网控及业务信道帧结构2是PCMA突发帧结构图
具体实施例方式本发明的成对载波复用多用户随机接入的信号参数提取技术主要包括如下部 分(一 )通过整体设计实现信号时延和频率的联合提取；( 二)通过训练序列实现突发成对载波复用信号幅度和初相的提取。通过整体设计实现信号时延和频率的联合提取的前提是成对载波复用多用户随 机接入网内所有信号都需要严格实现时间和频率同步，而信号同步的基准是网控频率时间 和频率基准信号，而网内所有用户都需要测量自身发射信号与时间和频率基准信号的时差 和频差，之后通过闭环模式对误差进行校正，从而实现信号的严格时频同步。
信号幅度和初相的提取采用特殊的PCMA短突发帧结构，如图2所示，在短突发帧 的头部和尾部分别发送一段主方短训练序列和一段从方短训练训练，由于这两段训练序列 没有发射频谱混叠，可以方便的测量主方信号和从方信号的信号幅度和初始相位，从而实 现信号幅度和初相的提取。码源定时与频差联合提取算法的基础是该信号为用户自己发射经过卫星变频后 接收的信号，设用户发出的信号为<formula>formula see original document page 5</formula>(公式 1)(公式 1)接收到的信号为<formula>formula see original document page 5</formula>(公
式2)
式2)其中λ delay为接收信号的时间延迟，f。ffset为接收信号的频率偏差，如果f。ffset为 0，接收信号Sraeire与发射信号的逆信号Ssm/进行相关，其最大峰值点即是最佳匹配点，为了消除频率偏差的影响，对相关算法进行了改进，改进的公式如下<formula>formula see original document page 5</formula>(公式 3)(公式 3)取Φ λ (k)最大时的时延估计值2，两个序列相乘后产生一个新的序列<formula>formula see original document page 5</formula>(公式 4)(公式 4)对序列Snew (k)进行FFT变换，FFT变换的最大输出值即是频率偏差值。而用户接收到的PCMA突发信号除了用户自己发送的信号之外还混合了对方发送 的信号，而两个信号一般情况下具有相关性，这就会影响匹配滤波器的输出，进而影响时差 参数和频差参数的精确测量，因此必须对测量算法加以改进才能适应PCMA突发信号。改进 的方法是利用PCMA信号解调的结果和调制参数，对PCMA信号中对方发送的信号进行恢复， 利用恢复对方信号对PCMA信号进行抑制，将抑制后的信号送入频差、时差参数提取模块得 到精确的时差和频差。信号幅度和初相的提取是通过PCMA帧中的短训练头来实现的，短训练头采用了 脉冲压缩信号，该信号表示如下<formula>formula see original document page 5</formula>(公式 5)(公式 5)所接收到的训练头为<formula>formula see original document page 5</formula>(公式 6)(公式 6)其中A为信号的幅度，θ0为PCMA信号初相，将接收到的训练头与信号 <formula>formula see original document page 5</formula>相乘，将两个序列相乘的结果累加，累加的结果为MAexp ( θ J，其 中M为累加次数，将累加结果取绝对值除以Μ，即可得到幅度值Α，累加结果取相角即可得到初始相位。 通过系统优化，并采用信号时延和频率联合提取算法和信号幅度和初相提取算 法，实现了对短突发PCMA信号解调参数的快速提取，保证了成对载波复用多用户随机接入 技术的实现，有效提升了系统的容量，提高了系统的通信效率。
权利要求
一种成对载波复用多用户随机接入中的信号参数提取方法，其特征在于，所述提取方法包括以下步骤用户发出信号为 <mrow><msub> <mi>S</mi> <mi>send</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub> <mi>A</mi> <mi>s</mi></msub><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mrow><mi>N</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></munderover><msub> <mi>a</mi> <mi>n</mi></msub><mi>g</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>kT</mi><mi>s</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>nT</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow>接收到信号为 <mrow><msub> <mi>S</mi> <mi>receive</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub> <mi>A</mi> <mi>r</mi></msub><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mrow><mi>N</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></munderover><msub> <mi>a</mi> <mi>n</mi></msub><mi>g</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>kT</mi><mi>s</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>nT</mi> <mo>-</mo> <msub><mi>λ</mi><mi>delay</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mi>exp</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mn>2</mn> <mi>π</mi> <msub><mi>f</mi><mi>offset</mi> </msub> <mi>k</mi> <msub><mi>T</mi><mi>s</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>j</mi> <msub><mi>θ</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>N</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中λdelay为接收信号的时间延迟，foffset为接收信号的频率偏差，如果foffset为0，接收信号Sreceive与发射信号的逆信号Ssend*进行相关；得到 <mrow><msub> <mi>Φ</mi> <mi>λ</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mo>-</mo><mo>∞</mo> </mrow> <mrow><mo>+</mo><mo>∞</mo> </mrow></munderover><mo>|</mo><msubsup> <mi>S</mi> <mi>send</mi> <mo>*</mo></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mi>λ</mi> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>S</mi> <mi>recive</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow>取Φλ(k)最大时的时延估计值两个序列相乘后产生一个新的序列 <mrow><msub> <mi>S</mi> <mi>new</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msubsup> <mi>S</mi> <mi>send</mi> <mo>*</mo></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mover><mi>λ</mi><mo>^</mo> </mover> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>S</mi> <mi>receive</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow>对序列Snew(k)进行FFT变换，FFT变换的最大输出值即是频率偏差值。FSA00000061170100014.tif
2.如权利要求1所述成对载波复用多用户随机接入中的信号参数提取方法，其特征 在于，信号幅度和初相的提取通过PCMA帧中的短训练头来实现，短训练头采用脉冲压缩信 号，该信号为<formula>formula see original document page 2</formula>所接收到的训练头为<formula>formula see original document page 2</formula>其中A为信号的幅度，θ 0为PCMA信号初相，将接收到的训练头与信号<formula>formula see original document page 2</formula>相乘，将两个序列相乘的结果累加，累加的结果为MAexp ( θ J，其中M为累加次数，将累加结果取绝对值除以Μ，即可得到幅度值Α，累加结果取相角得到初始 相位。
全文摘要
本发明的成对载波复用多用户随机接入中的信号参数提取方法，信号幅度和初相的提取通过PCMA帧中的短训练头来实现，短训练头采用脉冲压缩信号，该信号为所接收到的训练头为其中A为信号的幅度，θ0为PCMA信号初相，将接收到的训练头与信号s相乘，将两个序列相乘的结果累加，累加的结果为MAexp(θ0)，其中M为累加次数，将累加结果取绝对值除以M，即可得到幅度值A，累加结果取相角得到初始相位。
文档编号H04B7/26GK101826910SQ20101013083
公开日2010年9月8日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者孙洪波, 汪春梅 申请人:上海师范大学