5GNR非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法

本发明属于5gnr非地面网络无线通信，具体涉及一种5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法。

背景技术：

1、随着大规模高速通信应用场景的更新，无线移动通信技术发展势头愈加猛烈。现如今，地面移动通信已进入5g时代，5gnr以其低时延、高吞吐率以及超大规模的用户接入能力等优点受到人们的青睐。但是针对一些特殊应用场景中，如航空、航海及航天等，地面5gnr通信的发挥受到了很大限制。为了对其进行补足，3gpp进行了5g ntn(非地面网络)场景的技术探讨，其中低轨卫星通信是目前最主要且最有发展潜力的扩展方式。同时，低轨卫星通信方式也将是未来空天一体化的主战场。

2、然而5gnr物理层通信采用的通信调制方式均为ofdm(正交频分复用)调制，这种多载波的通信调制方式极易受到频率偏移的干扰。在ntn低轨卫星通信场景中，除了卫星基站与终端之间或多或少会存在的载波频率偏移外，收发链路还会受到较大的多普勒频移干扰。这是由于卫星运行轨道高度较低导致卫星相对于地面有着非常高的移动速度。因此相比于地面移动通信系统，极高的多普勒频移干扰是一个不同点。同时星地链路传输距离远大于地面通信链路，系统会受到较大的链路时延，这会严重影响接收机对星座符号的恢复。综合这两点来看，接收机侧对时间和载波的同步十分重要。

3、时频同步是对ofdm体制卫星接收机进行信号恢复的关键环节。时间同步是为了确定ofdm解调时fft采样窗相对于真实信号的位置，而载波同步模块则是为了对通信链路中存在的频率偏移进行估计，包括星地不同步的载波偏移以及超高速相对运动的多普勒频偏。同时对时频偏估计值的回传有助于高层根据信道状态进行发射端链路动态预补偿，而且在承载数据业务的信道更需要这些估计值对受到干扰的星座符号进行补偿恢复，进而直接影响接收机的工作性能。

4、根据有无额外信息辅助，时间同步大致可以分为基于循环前缀的算法、基于训练序列或导频的算法以及盲同步算法。(1)盲同步方法是对比前后不同ofdm符号的变化实现定时同步。(2)基于循环前缀的算法则是利用ofdm符号首部的cp是从尾部复制的特性，通过相关性来定位，最经典的就是van de beek提出的最大似然算法。(3)基于训练序列或导频的算法则是需要特定帧结构去实现，经典的就是s&c算法和改进的minn算法。

5、同样的载波同步方法也可以分为无数据辅助类型和有数据辅助类型。(1)无数据辅助类型也就是盲估计，一般是利用ofdm信号本身的信息或信息间的统计特征进行频率同步信息的提取。(2)有数据辅助的类型也其实就是利用额外的导频信息和训练序列进行相关性提取并得到频率偏移。经典的就是导频辅助下的classen算法。

6、5gnr物理层协议中特别定义了解调参考信号(dmrs)进行相关时频偏信道参数的估计。无论是在单个dmrs符号块的分布情况下还是在多个间隔位置的dmrs符号块的分布情况下，上述时间同步和载波同步方法方案都需要借助不同时域位置的导频块进行联合估计，对时频偏的追踪能力较差。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法包括：

3、s100，接收时域信号并对所述时域信号作调解处理得到原频域dmrs序列；

4、s200，将所述原频域dmrs序列与存储的本地dmrs序列进行共轭相乘，得到ls估计值，并将所述ls估计值作ifft变换得到变换后的ls估计值；

5、s300，根据所述变换后的ls估计值计算时偏估计值，并利用所述时偏估计值对所述原频域dmrs序列进行时偏补偿得到补偿后的频域dmrs序列；

6、s400，将所述补偿后的频域dmrs序列与所述本地dmrs序列进行匹配滤波操作得到滤波系数向量；

7、s500，对所述滤波系数向量作峰值判决以及系数换算得到估计的整数倍频偏及小数倍频偏。

8、有益效果：

9、本发明提供了一种5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法，通过对时域信号作调解处理得到原频域dmrs序列；将所述原频域dmrs序列与存储的本地dmrs序列进行共轭相乘，得到ls估计值，并将所述ls估计值作ifft变换得到变换后的ls估计值；根据所述变换后的ls估计值计算时偏估计值，并利用所述时偏估计值对所述原频域dmrs序列进行时偏补偿得到补偿后的频域dmrs序列；将所述补偿后的频域dmrs序列与所述本地dmrs序列进行匹配滤波操作得到滤波系数向量；对所述滤波系数向量作峰值判决以及系数换算得到估计的整数倍频偏及小数倍频偏。本发明可以在频域单ofdm符号内就能取得时频偏的估计值，同时可支持的频偏估计范围大，且计算复杂度低，方便硬件实现。

10、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法，其特征在于，s100包括：

3.根据权利要求1所述的5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法，其特征在于，s200中变换后的ls估计值表示为：

4.根据权利要求3所述的5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法，其特征在于，s300包括：

5.根据权利要求4所述的5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法，其特征在于，所述补偿后的频域dmrs序列表示为：

6.根据权利要求5所述的5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法，其特征在于，s400包括：

7.根据权利要求5所述的5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法，其特征在于，s500包括：

8.根据权利要求7所述的5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法，其特征在于，s520包括：

9.根据权利要求7所述的5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法，其特征在于，s530包括：

10.根据权利要求9所述的5gnr非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法，其特征在于，所述小数倍频偏表示为：

技术总结
本发明提供了一种5GNR非地面网络无线通信信号时频偏快速感知与补偿方法，通过对时域信号作调解处理得到原频域DMRS序列；将原频域DMRS序列与存储的本地DMRS序列进行共轭相乘得到LS估计值；并将LS估计值作IFFT变换，根据变换后的LS估计值计算时偏估计值，并利用时偏估计值对所述原频域DMRS序列进行时偏补偿；将补偿后的频域DMRS序列与本地DMRS序列进行匹配滤波操作得到滤波系数向量；对滤波系数向量作峰值判决以及系数换算得到估计的整数倍频偏及小数倍频偏。本发明可以在频域单OFDM符号内就能取得时频偏的估计值，同时可支持的频偏估计范围大，且计算复杂度低，方便硬件实现。

技术研发人员：李果,高泽恩,宫丰奎,高洋,张南
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24