系统工程与电子技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (5): 1354-1360.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2021.05.24

• 通信与网络 • 上一篇    下一篇

低轨卫星通信中SCMA系统载波同步算法设计

张嘉怡1(), 余忠洋1(), 朱敏1(), 白宝明1,*(), 刘为2(), 容琪龙2()   

  1. 1. 西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室, 陕西 西安 710071
    2. 中国电子科技集团有限公司第七研究所, 广东 广州 510310
  • 收稿日期:2020-05-08 出版日期:2021-05-01 发布日期:2021-04-27
  • 通讯作者: 白宝明 E-mail:jy_zhang1996@163.com;844767740@qq.com;mzhu@xidian.edu.cn;bmbai@mail.xidian.edu.cn;liuwei_7@chinagci.com;xxomscn@163.com
  • 作者简介:张嘉怡(1996—), 女, 硕士研究生, 主要研究方向为无线通信理论及编码调制。E-mail: jy_zhang1996@163.com|余忠洋(1989—), 男, 博士研究生, 主要研究方向为无线通信理论及编码调制。E-mail: 844767740@qq.com|朱敏(1986—), 女, 讲师, 硕士研究生导师, 博士, 主要研究方向为信道编码及无线通信。E-mail: mzhu@xidian.edu.cn|白宝明(1966—), 男, 教授, 博士研究生导师, 博士, 主要研究方向为信道编码及无线通信。E-mail: bmbai@mail.xidian.edu.cn|刘为(1977—), 男, 高级工程师, 主要研究方向为宽带无线通信技术、4G/5G移动通信系统设计、无线资源管理与网络设计。E-mail: liuwei_7@chinagci.com|容琪龙(1981—), 男, 工程师, 硕士, 主要研究方向为4G/5G移动无线通信技术、宽带无线通信系统设计和设备研发。E-mail: xxomscn@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(61771364);国家自然科学基金(61701368)

Design of carrier synchronization algorithm for SCMA system in LEO satellite communication

Jiayi ZHANG1(), Zhongyang YU1(), Min ZHU1(), Baoming BAI1,*(), Wei LIU2(), Qilong RONG2()   

  1. 1. State Key Laboratory of Integrated Services Networks, Xidian University, Xi'an 710071, China
    2. The 7th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Guangzhou 510310, China
  • Received:2020-05-08 Online:2021-05-01 Published:2021-04-27
  • Contact: Baoming BAI E-mail:jy_zhang1996@163.com;844767740@qq.com;mzhu@xidian.edu.cn;bmbai@mail.xidian.edu.cn;liuwei_7@chinagci.com;xxomscn@163.com

摘要:

为了提高低轨卫星通信频谱利用率及对抗存在的大多普勒频移, 考虑将稀疏码多址接入(sparse code multiple access, SCMA)技术应用于低轨卫星通信,提出一种针对SCMA系统的数据辅助载波同步方案。该同步方案的频偏、相偏估计算法分别采用分步相关法和最大似然法。同时, 根据所提分步相关算法的特点, 优化了导频和数据组成的分布图样。仿真结果表明, 以6个用户共享4个资源块的系统为例, 基于优化帧结构的载波同步方案可以利用较少的导频开销获得比使用经典帧结构的更高估计精度和更好误码性能。

关键词: 多普勒频移, 载波同步, 稀疏码多址接入, 卫星通信

Abstract:

To improve the spectral efficiency of low earth orbit (LEO) satellite communications and combat existing large Doppler frequency shifts, a sparse code multiple access (SCMA) technique is considered for LEO satellite communications, and a data-aided carrier synchronization scheme is proposed for the SCMA system. In this scheme, a stepwise correlation algorithm and a maximum-likelihood algorithm are used to estimate frequency offset and phase offset, respectively. Then, the distribution pattern of the pilot and data symbols is optimized according to the characteristic of the proposed stepwise correlation algorithm. Simulation results show that, taking an SCMA system with 6 users sharing 4 resources as an example, the proposed carrier synchronization scheme using the two optimized frame structures with less pilot overhead can achieve higher estimation accuracy and better error performance than that using the classical frame structure.

Key words: Doppler frequency shift, carrier synchronization, sparse code multiple access (SCMA), satellite communication

中图分类号: