[发明专利]一种低轨卫星移动通信系统初始同步方法

说明书

本发明公开了一种低轨卫星移动通信系统初始同步方法，包括以下步骤：步骤1：利用地面终端设备接收来自低轨卫星发射的信号，并对接收到的信号进行低通滤波以及下采样；步骤2：生成地面终端设备的主同步序列的时域信号；步骤3：将低通滤波以及下采样得到的信号，与时域信号进行联合分段的滑动相关检测；步骤4：求取步骤3中得到的联合分段的滑动相关检测结果的峰值，进行峰值判别并对小区以及初始同步位置进行确定；步骤5：根据步骤4得到的小区组内ID号和初始同步位置，进行联合频偏估计；步骤6：利用频偏估计得到的结果进行频偏纠正。本发明能够提高小区搜索中主同步信号的正确捕获概率，同时还能提高频偏估计的准确性以及地面终端的检测效率。

技术领域

本发明涉及低轨卫星同步技术领域，具体涉及一种低轨卫星移动通信系统初始同步方法。

背景技术

随着卫星移动通信系统的不断发展，用户对高传输、广范围、较低时延以及灵活性高的低轨卫星移动通信系统的需求逐渐增长；相比地面移动通信系统，低轨卫星移动通信系统覆盖范围更加广泛，多颗低轨卫星能实现全球无缝覆盖。3GPP组织从R14版本开始星地融合的研究工作，并且对卫星相关的接入网协议及架构进行评估，并进一步开展基于5G标准的低轨卫星接入研究。建立基于5G标准的低轨卫星通信系统是当前卫星移动通信的研究热点与难点。

在基于5G标准的低轨卫星移动通信中，为了使地面终端在开机时能够找到对应的小区，低轨卫星在下行周期地发送同步信号。低轨卫星互联网的同步信号包括两部分，即主同步信号PSS(Primary Synchronization Signal)和辅助同步信号SSS(SecondarySynchronization Signal)。小区ID由组内号的PSS序列和组号的SSS序列唯一确定。PSS、SSS和物理广播信道构成SSB(SS/PBCH)块，与5G标准SSB的配置相同，基于5G标准的低轨卫星互联网的SSB块同样是每隔7个符号而周期性分布在信号序列中，也即是主同步信号PSS每隔7个符号周期性的存在与信号序列中。小区搜索的初始同步主要确定PSS的位置、组内值以及完成频率同步，并利用PSS的位置推算出帧头位置，是后续地面终端信号处理的基础。

低轨卫星移动通信系统因为卫星的高速运动带来覆盖区的快速变化，进而导致地面移动终端和卫星之间产生较大的多普勒频移；此外，由于低轨卫星发射功率有限，其与地面终端的传输信道复杂且传输距离远，这就造成了低轨卫星移动系统的信噪环境比地面5G移动通信系统的信噪环境差，其信噪比最低可达-10dB。然而，由于较大的频偏和低信噪比的存在，严重影响了低轨卫星移动通信中地面终端初始同步的性能。

传统的初始同步采用将本地的主同步序列与接收信号直接进行滑动相关检测，该方法的不足之处有：

1、在低信噪比(如-10dB)下相关检测无法正确检测出峰值，其初始同步位置处的相关值在低信噪比时已淹没在相关检测结果中；

2、无法抵抗较大频偏。较大频偏时容易出现较高的误捕或漏捕概率；

3、由于低轨卫星发射的信号中主同步序列数量较大，检测效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低轨卫星移动通信系统初始同步方法，用以解决现有低轨卫星移动通信系统初始同步方法在低信噪比(如-10dB)下相关检测无法正确检测出峰值，同时在较大频偏时容易出现较高的误捕或漏捕概率的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种低轨卫星移动通信系统初始同步方法，包括以下步骤：

步骤1：利用地面终端设备接收来自低轨卫星发射的信号，并对接收到的信号进行低通滤波以及下采样；

步骤2：生成地面终端设备的主同步序列的时域信号；

步骤3：将步骤1低通滤波以及下采样得到的信号，与步骤2得到的时域信号进行联合分段的滑动相关检测；