CN108028819A - 利用稀疏导频的频率跟踪 - Google Patents

Abstract

一种用于估计接收到的信号的频率偏移的方法和装置。接收设备从发射设备接收多个导频信号，并基于所以接收的导频信号来确定无混叠的频率偏移估计。接收设备还基于所接收的导频信号来确定低噪声频率偏移估计，其中，低噪声频率偏移估计低于阈值噪声水平。接收设备然后至少部分地基于无混叠的偏移估计和低噪声频率偏移估计来生成混合频率偏移估计，其中，混合频率偏移估计是无混叠的并且具有比无混叠的频率偏移估计低的估计噪声。

Description

利用稀疏导频的频率跟踪

技术领域

在本文描述的各个方面涉及卫星通信，并且更具体地涉及基于由卫星发送的稀疏导频来改进用户终端中的频率跟踪。

背景技术

基于传统卫星的通信系统包括网关和一个或多个卫星，用以在网关与一个或多个用户终端之间中继通信信号。网关是具有用于向通信卫星发送信号并从通信卫星接收信号的天线的地球站。网关使用卫星提供用于将用户终端连接到其它通信系统(例如，公共交换电话网络、因特网和各种公共和/或私人网络)的其它用户终端或用户的通信链路。卫星是轨道接收机和中继器，用于中继信息。

如果用户终端位于卫星的“覆盖区”内，卫星可以从用户终端接收信号并向用户终端发送信号。卫星的覆盖区是卫星的信号的范围内地球表面上的地理区域。通过使用波束成形天线，覆盖区通常在地理上被划分为“射束(beam)”。每个射束覆盖覆盖区内的特定地理区域。射束可以被引导，使得来自同一卫星的多于一个的射束覆盖相同的特定地理区域。

地球同步卫星长期以来一直用于通信。地球同步卫星相对于地球上的给定位置是静止的，因此在地球上的通信收发机和地球同步卫星之间的无线电信号传播中几乎没有时间偏移和频率偏移。然而，由于地球同步卫星仅限于地球同步轨道(GSO)，因此可以放置在GSO中的卫星的数量有限。作为地球同步卫星的替代物，已经设计了利用非地球同步轨道(例如，低地球轨道(LEO))中的卫星星群的通信系统，以便为整个地球或地球的至少大部分提供通信覆盖。

与基于GSO卫星且地面通信系统相比，基于非地球同步卫星的系统(例如，基于LEO卫星的系统)可能面临几个挑战。例如，因为LEO卫星相对于地球表面上的给定点在天空中快速移动，所以从LEO卫星发射的射束可以相对快速地通过用户终端。这在用户终端处接收到的通信信号的表观载波频率(例如，对于LEO卫星通信系统而言大于150KHz)中产生相当大的多普勒频移。当确定用户终端中的振荡器错误(例如，要被应用于接收到的通信信号的频率偏移)时，应该考虑这种多普勒效应。

典型地基于从卫星发送到用户终端的导频信号(例如，包含已知数据模式的信号)来执行频率偏移估计。例如，许多卫星通信系统遵循用于进行卫星广播的DVB-S2规范。DVB-S2规范定义了以非常长的间隔周期性发送的导频信号(例如，通常称为“稀疏导频”)。然而，由于LEO卫星系统如用户终端所观察到地那样表现出高多普勒频移，所以基于两个或更多个连续的稀疏导频的频率偏移估计可能受到接收到的导频信号中的混叠(aliasing)的影响。应考虑产生的混叠误差，以便较精确地估计用户终端中的频率偏移。

发明内容

本公开内容的各方面针对用于基于稀疏导频信号来估计用户终端与非地球同步轨道(NGSO)中的卫星之间的频率偏移的装置和方法。在一个示例中，公开了一种估计接收到的信号的频率偏移的方法。该方法可以包括：从发射机接收多个导频信号；基于所接收的导频信号来确定无混叠的频率偏移估计；基于所接收的导频信号来确定低噪声频率偏移估计(所述低噪声频率偏移估计的估计噪声低于阈值噪声水平)；以及至少部分地基于所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计来生成混合频率偏移估计，其中，所述混合频率偏移估计是无混叠的并具有比所述无混叠的频率偏移估计低的估计噪声。

在另一个示例中，公开了一种无线通信设备。所述无线通信设备可以包括用于从发射机接收多个导频信号的接收机、一个或多个处理器以及存储指令的存储器。由所述一个或多个处理器执行所述指令可以使得所述无线通信设备进行如下操作：基于所接收的导频信号来确定无混叠的频率偏移估计；基于所接收的导频信号来确定低噪声频率偏移估计(所述低噪声频率偏移估计的估计噪声低于阈值噪声水平)；以及至少部分地基于所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计来生成混合频率偏移估计，其中，所述混合频率偏移估计是无混叠的并具有比所述无混叠的频率偏移估计低的估计噪声。

在另一个示例中，公开了一种无线通信设备。该无线通信设备可以包括：用于从发射机接收多个导频信号的单元；用于基于所接收的导频信号来确定无混叠的频率偏移估计的单元；用于基于所接收的导频信号来确定低噪声频率偏移估计(所述低噪声频率偏移估计的估计噪声低于阈值噪声水平)的单元；以及用于至少部分地基于所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计来生成混合频率偏移估计的单元，其中，所述混合频率偏移估计是无混叠的并具有比所述无混叠的频率偏移估计低的估计噪声。

在另一个示例中，公开了一种非暂时性计算机可读介质。所述非暂时性计算机可读介质可以存储指令，所述指令在由在无线通信设备内提供的一个或多个处理器执行时使得所述无线通信设备进行如下操作：从发射机接收多个导频信号；基于所接收的导频信号来确定无混叠的频率偏移估计；基于所接收的导频信号来确定低噪声频率偏移估计(所述低噪声频率偏移估计的估计噪声低于阈值噪声水平)；以及至少部分地基于所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计来生成混合频率偏移估计，其中，所述混合频率偏移估计是无混叠的并具有比所述无混叠的频率偏移估计低的估计噪声。

附图说明

本公开内容的各方面通过示例的方式进行说明，并且不旨在被附图的附图所限制，其中：

图1示出了示例通信系统的框图。

图2示出了图1的网关的一个示例的框图。

图3示出了图1的卫星的一个示例的框图。

图4示出了图1的用户终端(UT)的一个示例的框图。

图5示出了图1的用户设备(UE)的一个示例的框图。

图6示出了根据一些实现方案的示例性频率跟踪回路的框图。

图7示出了描绘基于稀疏导频突发的频率偏移估计中的示例混叠误差的频率图。

图8示出了根据一些实现方案的示例混合频率偏移检测器的框图。

图9A示出了描绘根据一些实现方案的示例稀疏导频突发的定时图。

图9B示出了描绘根据一些实现方案的示例分裂的导频突发的定时图。

图10示出了描绘基于分裂的导频突发的频率偏移估计中的示例噪声误差的频率图。

图11示出了在图8中示出的混合频率偏移检测器的更详细示例的框图。

图12示出了根据一些实现方案的示例用户终端的框图。

图13示出了描绘根据一些实现方案的示例混合频率偏移估计操作的图示性流程图。

图14示出了描绘根据一些实现方案的用于无混叠地估计低噪声频率偏移的操作的图示性流程图。

图15示出了被配置为支持如本文教导的混合频率偏移估计操作的装置的若干样例方面的框图。

贯穿附图，相同的附图标记指代对应的部分。

具体实施方式

在本文描述的示例实现方案可以允许用户终端估计经由NGSO卫星通信系统接收的信号中的频率偏移。如下面更详细描述地，可以基于接收到的导频信号(具体地，“稀疏导频”)来估计频率偏移。可以例如通过将导频突发分裂为两个或更多个分裂的导频突发，基于单个导频突发来确定无混叠的频率偏移估计。可以基于两个或更多个连续的导频突发来确定低噪声频率偏移估计。之后，可以将无混叠的频率偏移估计与低噪声频率偏移估计进行组合，以生成无混叠的且具有低估计噪声的针对所接收的信号的混合频率偏移估计。

在以下描述中和针对具体示例的相关附图中描述了本公开内容的各方面。可以在不脱离本公开内容的范围的情况下设计替代示例。此外，众所周知的元素将不被详细描述或将被省略，以免混淆本公开内容的相关细节。

在本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或图示”。本文中被描述为“示例性”的任何方面不必被解释为比其它方面优选或有利。同样，术语“方面”并不要求所有方面都包括所讨论的特征、优点或工作模式。在本文使用术语“鲁棒的”来指代具有低噪声量(例如，与其它信号相比)的信号，并且在本文使用词“精确的”来指代(例如，与其它信号相比)具有低的混叠量的信号。

在本文使用的术语仅用于描述特定方面的目的，而不旨在限制这些方面。如本文所使用地，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”也旨在包括复数形式。将进一步理解，当在本文使用时，术语“包括”、“包含”、“含有”或“囊括”指明所述及的特征、整体、步骤、操作、元素或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件或其组合。此外，应理解，词语“或”具有与布尔运算符“OR”相同的含义，即其包含“或者”和“两者”的可能性，并且不限于“异或”(“XOR”)(除非另有明确说明)。还应该理解，除非另有明确说明，否则两个相邻单词之间的符号“/”具有与“或”相同的含义。此外，除非另有明确说明，诸如“连接到”、“耦合到”或“与...通信”等短语不限于直接连接。

此外，根据要由例如计算设备的元素执行的动作的序列来描述许多方面。将认识到，可以通过特定电路(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或各种其它类型的通用或专用处理器或电路)，通过由一个或多个处理器执行的程序指令，或通过这两者的组合，来执行本文描述的各种动作。另外，在本文描述的这些动作序列可以被认为完全地被实施在其中存储有对应的一组计算机指令的任何形式的计算机可读存储介质中，该对应的一组计算机指令在执行时将导致相关联的处理器执行本文所述的功能。因此，本公开内容的各个方面可以以许多不同的形式来实施，所有这些形式都被认为是在所要求保护的主题的范围内。另外，对于本文所述的每个方面而言，任何此类方面的对应形式在本文中可以被描述为例如“被配置为执行所描述的动作的逻辑”。

在以下描述中，阐述了许多具体细节，诸如用以提供对本公开内容的透彻理解的具体组件、电路和过程的示例。在本文使用的术语“耦合”表示直接连接到或通过一个或多个中间组件或电路连接。而且，在下面的描述中并为了解释的目的，阐述了特定的术语以提供对本公开内容的透彻理解。然而，对于一名本领域技术人员显而易见地是，可能不需要这些具体细节来实践本公开内容的各个方面。在其它情况下，以框图形式示出公知的电路和设备以避免模糊本公开内容。本公开内容的各个方面不被解释为限于在本文描述的具体示例，而是在其范围内包括由所附权利要求书限定的所有实现方案。

图1示出了卫星通信系统100的一个示例，该卫星通信系统100包括在非地球同步轨道(例如，低地球轨道(LEO))中的多个卫星(尽管为了说明清楚只示出了一个卫星300)、与卫星300通信的网关200、与卫星300通信的多个用户终端(UT)400和401以及分别与UT400和401通信的多个用户设备(UE)500和501。每个UE 500或501可以是诸如移动设备、电话、智能手机、平板电脑、膝上型计算机、计算机、可穿戴设备、智能手表、视听设备或包括能够与UT通信的能力的任何设备之类的用户设备。另外，UE 500和/或UE 501可以是用于与一个或多个终端用户设备通信的设备(例如，接入点、小型小区等)。在于图1中示出的示例中，UT 400和UE 500经由双向接入链路(具有前向接入链路和返回接入链路)彼此通信，并且类似地，UT 401和UE 501经由另一个双向接入链路彼此通信。在另一个实现方案中，一个或多个附加UE(未示出)可以被配置为仅进行接收并因此仅使用前向接入链路与UT通信。在另一个实现方案中，一个或多个附加UE(未示出)也可以与UT 400或UT 401通信。或者，UT和对应的UE可以是单个物理设备的组成部分，单个物理设备诸如是具有用于直接与卫星通信的集成卫星收发机和天线的移动电话。

网关200可以接入互联网108或一个或多个其它类型的公共网络、半私有网络或私有网络。在于图1中示出的例子中，网关200与能够接入因特网108或一个或多个其它类型的公共网络、半私有网络或私有网络的基础设施106进行通信。网关200还可以耦合到各种类型的通信回程，包括例如诸如光纤网络或公共交换电话网络(PSTN)110的陆线网络。另外，在替代实现方案中，网关200可以与因特网108、PSTN 110或者一个或多个其它类型的公共网络、半私有网络或私有网络通过接口连接，而不使用基础设施106。另外，网关200可以通过基础设施106与诸如网关201之类的其它网关通信，或者替代地可以被配置为与网关201进行而不使用基础设施106。基础设施106可以全部或部分包括网络控制中心(NCC)、卫星控制中心(SCC)、有线和/或无线核心网和/或任何其它组件或系统，用于助于卫星通信系统100的操作和/或与卫星通信系统100的通信。

卫星300与网关200之间在两个方向上的通信称为馈送链路，而卫星与UT 400和401中的每一个在两个方向上的通信称为服务链路。从卫星300到地面站(其可以是网关200或UT 400和401中的一个)的信号路径可以统称为下行链路。从地面站到卫星300的信号路径可以统称为上行链路。另外，如图所示，信号可以具有总体方向性，诸如前向链路和返回链路或反向链路。相应地，在从网关200起源并通过卫星300在UT 400终止的方向上的通信链路被称为前向链路，而在从UT 400起源并通过卫星300终止于网关200的方向上的通信链路被称为返回链接或反向链接。这样，在图1中，从网关200到卫星300的信号路径被标记为“前向馈送链路”，而从卫星300到网关200的信号路径被标记为“返回馈送链路”。以类似的方式，在图1中，从每个UT 400或401到卫星300的信号路径被标记为“返回服务链路”，而从卫星300到每个UT 400或401的信号路径被标记为“前向服务链路”。

图2是网关200的示例框图，其也可以应用于图1的网关201。示出的网关200包括多个天线205、RF子系统210、数字子系统220、公共交换电话网(PSTN)接口230、局域网(LAN)接口240、网关接口245、以及网关控制器250。RF子系统210耦合到天线205和数字子系统220。数字子系统220耦合到PSTN接口230、LAN接口240和网关接口245。网关控制器250耦合到RF子系统210、数字子系统220、PSTN接口230、LAN接口240和网关接口245。

可以包括多个RF收发机212、RF控制器214和天线控制器216的RF子系统210可以经由前向馈送链路301F向卫星300发送通信信号，并且可以经由返回馈送链路301R从卫星300接收通信信号。虽然为了简单起见未示出，但是每个RF收发机212可以包括发射链和接收链。每个接收链可以包括低噪声放大器(LNA)和下变频器(例如，混频器)，用以以众所周知的方式分别放大和下变换接收到的通信信号。另外，每个接收链可以包括模数转换器(ADC)，用以将所接收的通信信号从模拟信号转换为数字信号(例如，用于由数字子系统220处理)。每个发射链可以包括上变频器(例如，混频器)和功率放大器(PA)，用以分别上变频和放大要以众所周知的方式发送到卫星300的通信信号。另外，每个发射链可以包括数模转换器(DAC)，用以将从数字子系统220接收的数字信号转换为要发送到卫星300的模拟信号。

RF控制器214可以用于控制多个RF收发机212的各个方面(例如，对载波频率的选择、频率和相位校准、增益设置等)。天线控制器216可以控制天线205的各个方面(例如，波束成形、波束操控、增益设置、频率调谐等)。

数字子系统220可以包括多个数字接收机模块222、多个数字发射机模块224、基带(BB)处理器226和控制(CTRL)处理器228。数字子系统220可以处理从RF子系统210接收的通信信号并且将经处理的通信信号转发到PSTN接口230和/或LAN接口240，并且可以处理从PSTN接口230和/或LAN接口240接收到的通信信号并且将经处理的通信信号转发到RF子系统210。

每个数字接收机模块222可以对应于用于管理网关200与UT 400之间的通信的信号处理元件。RF收发机212的接收链之一可以将输入信号提供给多个数字接收机模块222。多个数字接收机模块222可以用于容纳在任何给定时间处理的所有卫星射束和可能的分集模式信号。虽然为了简单起见未示出，但每个数字接收机模块222可以包括一个或多个数字数据接收机、搜索器接收机、以及分集组合器和解码器电路。搜索器接收机可以用于搜索载波信号的适当分集模式，并可以用于搜索导频信号(或其它相对固定模式的强信号)。

数字发射机模块224可以处理要经由卫星300发送到UT 400的信号。虽然为了简单起见未示出，但是每个数字发射机模块224可以包括发射调制器，其调制用于传输的数据。每个发射调制器的传输功率可以由对应的数字发射功率控制器(为了简化未示出)控制，该控制器可以(1)为了干扰减少和资源分配的目的而应用最小功率电平，以及(2)应用当被需要用以补偿传输路径中的衰减和其它路径传送特性时的恰当的功率电平。

耦合到数字接收机模块222、数字发射机模块224和基带处理器226的控制处理器228可以提供命令和控制信号以实现诸如但不限于信号处理、定时信号生成、功率控制、切换控制、分集合并和系统接口的功能。

控制处理器228还可以控制导频、同步和寻呼信道信号的生成和功率以及其与发射功率控制器(为了简单起见未示出)的耦合。导频信道是不被数据调制的信号，并且可以使用重复无变化模式或不变帧结构类型(模式)或音调类型输入。例如，用以形成用于导频信号的信道的正交函数通常具有诸如全1或0的常数值，或者公知的重复模式，诸如具有散布的1和0的结构化模式。

基带处理器226在本领域中是公知的，因此在本文不再详细描述。例如，基带处理器226可以包括各种已知元素，例如(但不限于)编码器、数据调制解调器以及数字数据切换和存储组件。

如在图1中所示，PSTN接口230可以直接或通过附加的基础设施106向外部PSTN提供通信信号并从外部PSTN接收通信信号。PSTN接口230在本领域中是公知的，因此在本文不再详细描述。对于其它实现方案，可以省略PSTN接口230，或者可以用将网关200连接到基于地面的网络(例如，因特网)的任何其它合适的接口来替换PSTN接口230。

LAN接口240可以向外部LAN提供通信信号并从外部LAN接收通信信号。例如，如在图1中所示，LAN接口240可以直接或通过附加基础设施106耦合到互联网108。LAN接口240在本领域中是公知的，因此在本文不再详细描述。

网关接口245可以向与图1的卫星通信系统100相关联的一个或多个其它网关提供通信信号并且从其接收通信信号(和/或向与其它卫星通信系统相关联的网关提供通信信号/从与其它卫星通信系统相关联的网关接收通信信号，为了简单起见未示出)。对于一些实现方案，网关接口245可以经由一个或多个专用通信线路或信道(为了简单起见未示出)与其它网关进行通信。对于其它实现方案，网关接口245可以使用PSTN 110和/或诸如因特网108(同参见图1)的其它网络与其它网关进行通信。对于至少一个实现方案，网关接口245可以经由基础设施106与其它网关进行通信。

网关控制器250可以提供总体网关控制。网关控制器250可以规划和控制网关200对卫星300资源的利用。例如，网关控制器250可以分析趋势，生成业务计划，分配卫星资源，监测(或跟踪)卫星位置，并且监测网关200和/或卫星300的性能。网关控制器250还可以耦合到维护和监测卫星300的轨道的基于地面的卫星控制器(为了简单起见未示出)，将卫星使用信息中继到网关200，跟踪卫星300的位置，和/或调整卫星300的各种信道设置。

对于在图2中所示的示例实现方案，网关控制器250包括本地时间、频率和位置参考251，其可以向RF子系统210、数字子系统220和/或接口230、240和245提供本地时间和频率信息。可以使用时间和频率信息来使网关200的各种组件彼此同步和/或与卫星300同步。本地时间、频率和位置参考251还可以提供卫星300的位置信息(例如，星历表数据)给网关200的各种组件。此外，尽管在图2中被描绘为被包括在网关控制器250内，但是对于其它实现方案，本地时间、频率和位置参考251可以是耦合到网关控制器250(和/或耦合到数字子系统220和RF子系统210中的一个或多个)的分开的子系统。

尽管在图2中未示出，为了简单起见，网关控制器250还可以耦合到网络控制中心(NCC)和/或卫星控制中心(SCC)。例如，网关控制器250可以允许SCC直接与卫星300通信以例如从卫星300检索星历表数据。网关控制器250还可以(例如，从SCC和/或NCC)接收经处理的信息，该信息允许网关控制器250以(例如，在恰当的卫星300处)正确地瞄准其天线205，以调度波束传输，以协调切换并且以执行各种其它众所周知的功能。

图3是仅用于图示目的的卫星300的示例框图。应该理解，特定的卫星配置可以显着变化，并且可以包括或可以不包括机载处理。此外，虽然被图示为单个卫星，但是使用卫星间通信的两个或更多个卫星可以提供网关200和UT 400之间的功能连接。应该理解，本公开内容不限于任何特定的卫星配置，并且可以提供网关200和UT 400之间的功能连接的任何卫星或卫星的组合可以被认为在本公开内容的范围内。在一个示例中，卫星300被示为包括前向转发器310、返回转发器320、振荡器330、控制器340、前向链路天线351-352和返回链路天线361-362。可以处理对应的信道或频带内的通信信号的前向转发器310可以包括第一带通滤波器311(1)-311(N)中相应的一个、第一LNA 312(1)-312(N)中相应的一个、频率转换器313(1)-313(N)中相应的一个、第二LNA 314(1)-314(N)中相应的一个、第二带通滤波器315(1)-315(N)中相应的一个以及PA 316(1)-316(N)中相应的一个。如图3所示，每个PA316(1)-316(N)耦合到天线352(1)-352(N)中相应的一个。

在相应的前向路径FP(1)-FP(N)中的每一个内，第一带通滤波器311使具有在相应的前向路径FP的信道或频带内的频率的信号分量通过，并且滤除具有相应的前向路径FP的信道或频带外部的频率的信号分量。因此，第一带通滤波器311的通带对应于与相应的前向路径FP相关联的信道的宽度。第一LNA 312将所接收的通信信号放大到适于供频率转换器313进行处理的电平。频率转换器313将相应的前向路径FP中的通信信号的频率转换(例如，转换成适于从卫星300到UT 400的传输的频率)。第二LNA 314放大经频率转换的通信信号，并且第二带通滤波器315滤除具有相关联的信道宽度之外的频率的信号分量。PA 316将经滤波的信号放大到适于经由相应的天线352到UT 400的传输的功率电平。包括N个返回路径RP(1)-RP(N)的返回转发器320经由天线361(1)-361(N)沿返回服务链路302R从UT 400接收通信信号，并且经由一个或多个天线362沿返回馈送链路301R向网关200发送通信信号。可以处理对应的信道或频带内的通信信号的每个返回路径RP(1)-RP(N)可以耦合到天线361(1)-361(N)中相应的一个，并且可以包括第一带通滤波器321(1)-321(N)中相应的一个、第一LNA 322(1)-322(N)中相应的一个、频率转换器323(1)-323(N)中相应的一个、第二LNA324(1)-324(N)中相应的一个以及第二带通滤波器325(1)-325(N)中相应的一个。

在相应的返回路径RP(1)-RP(N)的每一个内，第一带通滤波器321使具有在相应的返回路径RP的信道或频带内的频率的信号分量通过，并且滤除具有相应的返回路径RP的信道或频带外部的频率的信号分量。因此，第一带通滤波器321的通带对于一些实现方案可以对应于与相应的返回路径RP相关联的信道的宽度。第一LNA322将所有所接收的通信信号放大到适于供频率转换器323进行处理的电平。频率转换器323将相应的返回路径RP中的通信信号的频率进行转换(例如，转换成适于从卫星300到网关200的传输的频率)。第二LNA 324放大经频率转换的通信信号，并且第二带通滤波器325滤除具有相关联的信道宽度之外的频率的信号分量。来自返回路径RP(1)-RP(N)的信号被组合并且经由PA 326被提供给一个或多个天线362。PA 326放大组合信号以便传输给网关200。

振荡器330(其可以是生成振荡信号的任何合适的电路或设备)向前向转发器310的频率转换器313(1)-313(N)提供前向本地振荡器信号LO(F)，并且提供本地振荡器信号LO(R)给返回转发器320的频率转换器323(1)-323(N)。例如，LO(F)信号可以由频率转换器313(1)-313(N)用以将通信信号从与从网关200到卫星300的信号的传输相关联的频带转换成与从卫星300到UT 400的信号的传输相关联的频带。LO(R)信号可以由频率转换器323(1)-323(N)用以将通信信号从与从UT 400到卫星300的信号的传输相关联的频带转换成与从卫星300到网关200的信号的传输相关联的频带。

耦合到前向转发器310、返回转发器320和振荡器330的控制器340可以控制卫星300的各种通信操作，包括(但不限于)信道分配和波束操控。在一个方面，控制器340可以包括耦合到处理器的存储器(为了简化未示出)。存储器可以包括存储指令的非暂时性计算机可读介质(例如，一个或多个非易失性存储器元件，诸如EPROM、EEPROM、闪存、硬盘驱动器等)，所述指令在由处理器执行时使得卫星300执行各种通信操作。

在图4中示出了用在UT 400或401中的收发机的示例。在图4中，提供至少一个天线410用于接收(例如来自卫星300的)前向链路通信信号，该前向链路通信信号被传送给模拟接收机414，在模拟接收机414中该信号被下变频、被放大并被数字化。通常使用双工器元件412来允许相同的天线用于发送功能和接收功能两者。或者，UT收发机可以采用分开的天线来以不同的发射频率和接收频率进行操作。

由模拟接收机414输出的数字通信信号被传送给至少一个数字数据接收机416A和至少一个搜索接收机418。到416N的附加数字数据接收机可以被用以获得期望水平的信号分集，这取决于收发机复杂度的可接受水平，如对于相关领域的一名技术人员来说显而易见地。

至少一个用户终端控制处理器420耦合到数字数据接收机416A-416N和搜索器接收机418。控制处理器420除其它功能外还提供基本信号处理、定时、功率和切换控制或协调以及对用于信号载波的频率的选择。可以由控制处理器420执行的另一基本控制功能是对要用于处理各种信号波形的功能的选择或操纵。由控制处理器420进行的信号处理可以包括相对信号强度的确定和各种相关信号参数的计算。诸如定时和频率之类的信号参数的这种计算可以包括使用额外的或分开的专用电路以提供增加的测量效率或测量速度或改进的对控制处理资源的分配。

数字数据接收机416A-416N的输出被耦合到用户终端内的数字基带电路422。例如，如在图1中所示，数字基带电路422包括用于向UE 500传送和从UE 500传送信息的处理和呈现元件。参照图4，如果分集信号处理被采用，则数字基带电路422可以包括分集组合器和解码器。这些元件中的一些元件也可以在控制处理器420的控制下或与控制处理器420通信。

当语音或其它数据被准备作为在用户终端内起始的输出消息或通信信号时，数字基带电路422被用于接收、存储、处理和以其它方式准备用于传输的期望数据。数字基带电路422将这个数据提供给在控制处理器420的控制下进行操作的发射调制器426。发射调制器426的输出被传送到功率控制器428，功率控制器428向发射功率放大器430提供输出功率控制用于最终将输出信号从天线410传输给卫星(例如，卫星300)。

在图4中，UT收发机还包括与控制处理器420相关联的存储器432。存储器432可以包括用于供控制处理器420执行的指令以及用于供控制处理器420进行处理的数据。

在于图4中示出的例子中，UT 400还包括可选的本地时间、频率和/或位置参考434(例如，GPS接收机)，其可以向控制处理器420提供本地时间、频率和/或位置信息用于各种应用，包括例如针对UT 400的时间和频率同步。

数字数据接收机416A-N和搜索器接收机418被配置有信号相关元件用以解调和跟踪特定的信号。搜索器接收机418用于搜索导频信号或其它相对固定模式的强信号，而数字数据接收机416A-N用于解调与检测到的导频信号相关联的其它信号。然而，数字数据接收机416可以被分配以在捕获之后跟踪导频信号，以精确地确定信号芯片能量与信号噪声的比率并且制成(formulate)导频信号强度。因此，可以监测这些单元的输出以确定导频信号或其它信号的能量或频率。这些接收机还采用可以被监测以向控制处理器420提供当前的频率和定时信息用于被解调的信号的频率跟踪元件。

当适当地被缩放到相同频带时，控制处理器420可以使用这样的信息来确定接收到的信号以何种程度偏离振荡器频率。与频率误差和频移有关的这个和其它信息可以根据需要存储在存储或存储器元件432中。

控制处理器420还可以耦合到UE接口电路450以允许UT 400和一个或多个UE之间的通信。UE接口电路450可以根据期望被配置用于与各种UE配置进行通信，并且相应地可以包括各种收发机和相关组件，这取决于所支持的用于与各种UE进行通信的各种通信技术。例如，UE接口电路450可以包括一个或多个天线、广域网(WAN)收发机、无线局域网(WLAN)收发机、局域网(LAN)接口、公共交换电话网(PSTN)接口和/或其它已知的通信技术，其被配置为与和UT 400通信的一个或多个UE进行通信。

图5是示出也可以应用于图1的UE 501的UE 500的示例的框图。例如，如在图5中所示的UE 500可以是移动设备、手持式计算机、平板电脑、可穿戴设备、智能手表或能够与用户交互的任何类型的设备。另外，UE可以是向各种终端用户设备和/或各种公共网络或私有网络提供连接的网络侧设备。在于图5中所示的例子中，UE 500可以包括LAN接口502、一个或多个天线504、广域网(WAN)收发机506、无线局域网(WLAN)收发机508和卫星定位系统(SPS)接收机510。SPS接收机510可以与全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)和/或任何其它全球的或区域的基于卫星的定位系统兼容。在替代的方面，例如，UE 500可以包括具有或者不具有LAN接口502、WAN收发机506和/或SPS接收机510的WLAN收发机508，诸如Wi-Fi收发机。此外，在具有或不具有LAN接口502、WAN收发机506、WLAN收发机508和/或SPS接收机510的情况下，UE 500可以包括附加的收发机，诸如，蓝牙、ZigBee和其它已知技术。相应地，针对UE 500所示的元件被提供仅作为示例配置，并不旨在根据本文公开的各个方面来限制UE的配置。

在于图5中所示的例子中，处理器512连接到LAN接口502、WAN收发机506、WLAN收发机508和SPS接收机510。可选地，运动传感器514和其它传感器也可以耦合到处理器512。

存储器516连接到处理器512。在一个方面，存储器516可以包括可以被发送到如在图1中所示的UT 400和/或从UT 400接收的数据518。参照图5，例如，存储器516还可以包括存储的要由处理器512执行以执行用于与UT 400进行通信的处理步骤的指令520。此外，UE500还可以包括用户接口522，用户接口522例如可以包括用于通过光、声音或触觉输入或输出将处理器512的输入或输出与用户进行接口连接的硬件和软件。在于图5中所示的例子中，UE 500包括连接到用户接口522的麦克风/扬声器524、小键盘526和显示器528。替代地，例如，用户的触觉输入或输出可以通过使用触摸屏显示器与显示器528集成。再一次，图5中所示的元件并非旨在限制本文公开的UE的配置，并且将意识到，包括在UE 500中的元件将基于设备的最终用途和系统工程师的设计选择而变化。

另外，UE 500可以是与如在图1中所示的UT 400通信但与UT 400分开的用户设备，诸如移动设备或外部网络侧设备。替代地，UE 500和UT 400可以是单个物理设备的组成部分。

如上所述，GSO卫星被部署在地球表面上方大约35,000km的对地静止轨道上，并且以地球自身的角速度在赤道轨道上围绕地球旋转。相比之下，NGSO卫星被部署在非对地静止轨道上，并在相对较低的高度(例如，与GSO卫星相比)绕地球表面的各个路径绕地球旋转。而且，采用NGSO卫星的通信系统呈现出在用户终端(UT)和卫星之间的高度的相对运动。这产生相当大的多普勒频移(例如，>150KHz)。

图6示出了示例频率跟踪回路(FTL)的框图。示例性FTL 600可以被配置为处理从卫星(例如，卫星300)接收的导频信号，并被配置为检测由UT 400接收的信号中的频率偏移。导频信号通常用于扩频通信系统(例如，卫星通信系统)作为前向链路信号的相干相位基准。例如，导频信号可以由卫星300发射，然后由UT 400用作参考信号以获得初始系统同步并获得由卫星300发射的其它信号的时间、频率和相位跟踪。例如，从跟踪导频信号获得的相位信息可以用作用于对从卫星300接收的数据信号进行相干解调的载波相位参考。在一些方面，所接收的导频信号是“稀疏”的，因为其非常不频繁地由卫星300。在一些方面，卫星300可以将每个导频信号作为导频突发(例如，包括一个或多个导频符号的载波业务突发)发送。

示出的示例FTL 600包括旋转器610、抽取器620、伪噪声(PN)解扩器630、导频解码器640、累积器650和混合频率偏移检测器660。从卫星300接收的信号602(例如，经由图4的模拟接收机414)被输入到旋转器610，旋转器610可以以预选的频率或相位旋转进行操作。理想地，旋转器610被调谐到与所接收的信号602的载波频率一致的中心频率。由于卫星通信系统100在用于通信信号的固定频带集内进行操作，所以与服务链路相关联的中心或标称载波频率是已知的。然而，由于前向服务链路中的多普勒频移和/或其它频率偏移或定时偏移源，旋转器610的中心频率可以最初不与所接收的信号602的实际频率一致。在一些方面，旋转器610可以基于由混合频率偏移检测器660生成的反馈来动态地调整其中心频率(例如，并因此调整被应用于所接收的信号602的相位旋转的量)，如下面更详细地描述地。

从旋转器610输出的旋转样本的序列可以由抽取器620进行二次抽样，例如以降低所接收的信号602的抽样速率。PN解扩器630使用已知的PN序列对由抽取器620提供的抽取样本进行解扩，并且导频解码器640例如使用已知的正交码(例如，用于生成导频信号的码)从所解扩的信号中恢复导频信号数据。所恢复的导频信号数据可以在累积器650中在符号周期上累积，累积器650将累积的导频符号604输出到混合频率偏移检测器660。混合频率偏移检测器660可以识别所累积的导频符号604中的相位误差，并且可以基于所检测的相位误差来生成频率偏移估计(FOE)606。例如，将FOE 606作为调整因子反馈给旋转器610。旋转器610可以至少部分地基于FOE 606来调整(或重调整)要被应用于所接收的信号602的相位旋转的量。

不频繁发送的导频信号可以被称为“稀疏导频”。稀疏导频之间的间隔导致所接收的信号相对于频率偏移(例如，模拟接收机414)的低抽样率，这可能导致所接收的信号602的所估计的频率偏移中的混叠。例如，当抽样率低于频率偏移的绝对值时，可能在所估计的频率偏移中发生混叠。也就是说，基于两个(或更多个)相继的稀疏导频的所估计的频率偏移可以是信号的真实频率偏移的混叠。这种混叠可能发生在呈现高多普勒频移的通信系统(例如，诸如NGSO卫星系统)中。

例如，参照图7的示例频率图700，由用户终端接收的信号的“真实”频率偏移由f_OFF表示。然而，由于混叠，基于两个或更多个相继的稀疏导频的所估计的频率偏移可能导致混叠误差(Nf_A)。因此，所估计的频率偏移(f_C)可以表示为：

其中，f_A是混叠频率，N是表示混叠间隔的数量N的整数值，并且是估计的噪声分量。如在图7中所示，基于两个连续的导频突发的所估计的频率偏移f_C可以是来自集合{...f_OFF-2f_A、f_OFF-f_A、f_OFF+f_A、f_OFF+2f_A...}的混叠频率偏移。

例如，混合频率偏移检测器660可以基于两个或更多个相继接收到的导频信号或突发来生成具有低估计噪声的混叠频率偏移估计，可以基于接收到的单个导频信号或突发生成具有高估计噪声的无混叠频率偏移估计，并且可以组合这两个估计以产生频率偏移的无混叠且噪声较少的估计。换句话说，可以使用无混叠的(且噪声较多的)估计以去混叠(de-alias)混叠的且噪声较少的估计。

图8示出了根据一些实现方案的示例混合频率偏移检测器800的框图。混合频率偏移检测器800可以是图6的混合频率偏移检测器660的特定实现方案。

示出的示例混合频率偏移检测器800被示出为包括多突发频率鉴别器810、单突发频率鉴别器820和去混叠模块830。多突发频率鉴别器810接收(例如，来自图6的累积器650的)导频突发802的序列，并且基于两个或更多个相继的导频突发802生成低噪声频率偏移估计(f_LN)。在一些实现方案中，多突发频率鉴别器810可以是本领域已知的任何合适的频率鉴别器(例如，叉积鉴别器)。例如，参照图9A的示例定时图900A，多突发频率鉴别器810可以通过取第一导频突发910和第二导频突发920的向量叉积来生成低噪声频率偏移估计f_LN。然而，如在图9A中所示，在相继的导频突发910和920之间存在较长的持续时间(ΔT)(例如，因为导频突发910和920是稀疏的)，这可能导致频率偏移估计f_LN中的混叠误差(例如，如上关于图6所述)。

单突发频率鉴别器820接收导频突发802，并且基于导频突发802中的单个导频突发来生成无混叠的频率偏移估计(f_UN)。在一些实现方案中，单突发频率鉴别器820可以基于相同导频突发的两个半部来生成无混叠的频率偏移估计f_UN。例如，参照图9B的示例定时图900B，单突发频率鉴别器820可以将单个导频突发930划分为两个(或更多个)分裂的导频(SP)突发932和934。单突发频率鉴别器820然后可以通过取第一分裂的导频突发932和第二分裂的导频突发934的向量叉积来生成频率偏移估计f_UN。如在图9B中所示，在分裂的导频突发932和934之间存在短的持续时间(例如，ΔT≈0)，这是因为这些突发对应于相同的导频突发930的分开的半部。相应地，在频率偏移估计f_UN中将不出现混叠误差。

尽管将导频突发分成半部(或“导频子突发”)产生无混叠的频率偏移估计，但是所得到的频率偏移估计f_UN比频率偏移估计f_LN较易受噪声影响。通常，由多突发频率偏移鉴别器810生成的频率偏移估计f_LN虽然是混叠的，但比由单突发频率偏移鉴别器820生成的频率偏移估计f_UN较不易受噪声影响。

去混叠模块830将低噪声频率偏移估计f_LN与无混叠的频率偏移估计f_UN组合以产生无混叠的且具有低噪声的混合频率偏移估计f_H。对于一些实现方案，去混叠模块830可以使用无混叠的频率偏移估计f_UN以对低噪声频率偏移估计f_LN进行去混叠(例如，去除来自f_LN的混叠误差)。在f_UN中，估计噪声通常比混叠频率小得多(例如，)。去混叠模块可以如下实现：f_H＝f_LN+M*f_A，其中M被选择成是使得得到的f_H最接近f_UN的整数值。注意，f_A是由导频突发之间的时间间隔确定的已知参数。

在一些方面，去混叠模块830可以使用无混叠的频率偏移估计f_UN以确定真实频率偏移估计的初始(例如，“粗”)频率范围。去混叠模块830可比较无混叠的频率偏移估计f_UN与低噪声频率偏移估计f_LN，以细化频率偏移估计(例如，朝着真实频率偏移估计f_OFF)。例如，基于比较，去混叠模块830可以确定混叠的程度，其将有效地对频率偏移估计f_LN进行去混叠以达成混合频率偏移估计(f_H)。

图11示出了在图8中所示的混合频率偏移检测器的更详细示例的框图。混合频率偏移检测器1100包括第一和第二叉积生成器1110和1120、导频分裂器1130、去混叠模块1140和延迟级(delay stage)1160。在一些方面，导频突发802可以由导频符号的序列表示，其中每个导频突发802对应于被累积到具有低噪声的单个导频符号(Y_n)中的导频符号的一个序列。每个导频符号Y_n的副本通过延迟级1160以产生延迟的导频符号Y_n+1。例如，延迟级1160可以将导频符号Y_n延迟Y_n和Y_n+1之间的时间段。第一叉积生成器1110形成给定的导频符号Y_n和延迟的导频符号Y_n+1之间的向量叉积，以确定两个符号Y_n和Y_n+1之间的相位误差。这提供了所接收的通信信号的频率偏移的精确(例如，低噪声)估计。第一叉积生成器1110输出低噪声频率偏移估计f_LN。

导频分裂器1130将给定的导频符号Y_n分成长度基本相等的两个半部(Y_n1和Y_n2)(例如，在Y_n1上携带的符号的数量等于在Y_n2上携带的符号的数量)。导频分裂器1130可以将导频突发对半划分，使得第一累积的导频符号Y_n1可以指示第一分裂的导频突发(例如，图9B的分裂的导频突发932)，并且第二半导频符号Y_n2可以指示第二分裂的导频突发(例如，图9B的分裂的导频突发934)。第二叉积生成器1120形成导频符号Y_n1的前半部分和导频符号Y_n2的后半部分间的向量叉积，以确定两个符号Y_n1和Y_n2之间的相位差。这提供了所接收的通信信号的频率偏移中的误差的无混叠的估计。第二叉积生成器1120输出表示所确定的相位差的无混叠的频率偏移估计f_UN。

去混叠模块1140接收频率偏移估计f_LN和f_UN两者，并使用无混叠的频率偏移估计f_UN以对低噪声频率偏移估计f_LN进行去混叠。如上所述，低噪声频率偏移估计f_LN是混叠的，但较少受噪声影响(例如，)。因此，通过重写等式1，低噪声频率偏移估计f_LN可以表示为：

f_LN≈f_OFF+Nf_A (2)

相比之下，无混叠的频率偏移估计值f_UN较易受噪声影响(例如，与低噪声频率偏移估计值f_LN相比)，但不受混叠影响(例如，f_A＝0)。因此，通过重写等式1，无混叠的频率偏移估计f_UN可以表示为：

f_A是由两个导频突发之间的时间间隔确定的混叠频率的已知参数。去混叠模块将频率偏移的混合估计生成为：

f_H＝f_LN+Mf_A

其中M是从所有可能的整数值中选择的使得f_H最接近f_UN的整数值。如果那么M将等于-N。

图12示出了根据一些实现方案的示例用户终端1200的框图。用户终端1200可以是图4的UT 400和/或401中的任何一个的一个实现方案。用户终端1200包括收发机1210、处理器1220、存储器1230以及一个或多个天线1240(1)-1240(n)。收发机1210可以用于向卫星、UE和/或其它合适的无线设备发送信号并从卫星、UE和/或其它合适的无线设备接收信号。在一些方面，收发机1210可以包括可以耦合到任何合适数量的天线1240(1)-1240(n)的任何数量的收发机链(为了简单起见未示出)。尽管在图12中未示出，但是为了简单起见，用户终端1200可以包括天线选择逻辑，用以选择性地将收发机1210的收发机链耦合到天线1240(1)-1240(n)。

存储器1230可以包括导频符号存储1232，用以存储经由收发机1210接收的累积的导频符号和/或导频信号数据。存储器1230还可以包括非暂时性计算机可读介质(例如，一个或多个非易失性存储器元件，例如，EPROM、EEPROM、闪存、硬盘驱动器等)，其可以存储至少以下软件(SW)模块：·分裂导频(SP)频率鉴别软件模块1234，用以基于单个导频突发来确定第一频率偏移估计，例如，如针对图13和14的一个或多个操作所描述地；·多导频(MP)频率鉴别软件模块1236，用以基于两个或更多个相继的导频突发来确定第二频率偏移估计，例如，如针对图13和14的一个或多个操作所描述地；以及

·混合频率偏移软件模块1238，用以至少部分地基于第一频率偏移估计和第二频率偏移估计来生成第三频率偏移估计，例如，如针对图13和14的一个或多个操作所描述地。

每个软件模块包括在由处理器1220执行时使得用户终端1200执行对应的功能的指令。存储器1230的非暂时性计算机可读介质因此包括用于执行图13和14的全部或部分操作的指令。

处理器1220可以是能够执行存储在用户终端1200中(例如，在存储器1230内)的一个或多个软件程序的脚本或指令的任何合适的一个或多个处理器。举例来说，处理器1220可以执行SP频率鉴别软件模块1234以基于单个导频突发确定第一频率偏移估计。第一频率偏移估计可以通过将所接收的单个导频突发分裂成两个半部并且取两个半部的向量叉积来生成。作为结果，第一频率偏移估计不受可能在相继的导频突发之间发生的混叠的影响。

处理器1220还可以执行MP频率鉴别软件模块1236以基于两个或更多个相继的导频突发确定第二频率偏移估计。第二频率偏移估计可以通过取两个或更多个相继的导频突发的向量叉积来生成。因为与第一频率偏移估计相比，使用更多的导频信号数据来生成第二频率偏移估计，所以第二频率偏移估计可以较为鲁棒(例如，不易受噪声影响)。

处理器1220可以执行混合频率偏移软件模块1238以至少部分地基于第一和第二频率偏移估计生成第三频率偏移估计。例如，处理器1220在执行混合频率偏移软件模块1238时可以使用第一频率偏移估计以对第二频率偏移估计进行去混叠。作为结果，第三频率偏移估计可以比第一频率偏移估计较鲁棒(例如，噪声较少)，并且比第二频率偏移估计较精确(例如，无混叠)。

图13示出了描绘根据一些实现方案的示例性混合频率偏移估计操作1300的图示性流程图。例如，参照图8，操作1300可以由混合频率偏移检测器800执行以确定对应的用户终端(例如，图4的UT 400)的相对于接收到的通信信号的载波频率的频率偏移。混合频率偏移检测器800从非地球同步轨道中的卫星(例如，从卫星300)接收多个导频信号(1310)。对于某些方面，所接收的导频信号是“稀疏的”，这是因为在对相继的导频突发的接收之间存在较长的延迟。因此，如用户终端(诸如UT 400)的混合频率偏移检测器800所观测到地，可能在多普勒效应下接收导频信号。

混合频率偏移检测器800可以基于第一导频信号来确定第一频率偏移估计(1320)。对于一些实现方案，单突发频率鉴别器820可以基于相同导频突发的两个半部来生成无混叠的频率偏移估计。例如，参照图9B，单突发频率鉴别器820可以将单个导频突发930分为两个单导频突发串932和934。单突发频率鉴别器820然后可以取第一单导频突发932和第二单导频突发934的向量叉积以生成无混叠的频率偏移估计f_UN。

混合频率偏移检测器800可以基于两个或更多个相继的导频信号来确定第二频率偏移估计(1330)。对于一些实现方案，多突发频率鉴别器810可以基于两个连续接收的导频突发来生成低噪声频率偏移估计。例如，参照图9A，多突发频率鉴别器810可以通过取第一导频突发910和第二导频突发920的向量叉积来生成低噪声频率偏移估计f_LN。

然后，混合频率偏移检测器800可以至少部分地基于第一和第二频率偏移估计来生成第三频率偏移估计(1340)。对于一些实现方案，去混叠模块830可以将频率偏移估计f_LN和f_UN进行组合，以生成比低噪声频率偏移估计f_LN精确的(例如，无混叠的)并且比无混叠的频率偏移估计f_UN鲁棒的(例如，噪声较少的)混合频率偏移估计f_Η。在一个方面，去混叠模块830可以使用无混叠的频率偏移估计f_UN以对该低噪声频率偏移估计f_LN进行去混叠。

例如，参照图10的示例性频率图1000，无混叠的频率偏移估计f_UN可以提供针对真实频率偏移估计f_OFF的初始频率范围。去混叠模块830可以将无混叠的频率偏移估计f_UN与低噪声频率偏移估计f_LN进行比较以确定会使低噪声频率偏移估计f_LN置于该初始频率范围的混叠的程度。去混叠模块830然后可以从低噪声频率偏移估计f_LN中去除混叠因素以生成混合频率偏移估计f_Η。

图14示出了描绘根据一些实现方案的用于无混叠地估计低噪声频率偏移的示例性操作1400的图示性流程图。例如，参考图11，操作1400可以由混合频率偏移检测器1100执行以确定对应的用户终端(例如，图4的UT 400)的相对于接收到的通信信号的载波频率的频率偏移估计。混合频率偏移检测器1100从非地球同步轨道中的卫星(例如，从卫星300)接收导频符号(1410)。如上所述，在混合频率偏移检测器1100处接收到的导频信号可以由于NGSO卫星的移动而呈现多普勒频移。而且，在相继的导频符号之间可能存在较长的持续时间。

第一叉积生成器1110取所接收的导频符号与先前的导频符号的向量叉积以生成低噪声频率偏移估计(1420)。例如，每个接收的导频符号Y_n的副本可以通过延迟级1160以产生延迟了一个符号周期的经延迟的导频符号Y_n+1。在一些实现方案中，第一叉积生成器1110形成给定的导频符号Y_n与先前的导频符号Y_n+1之间的向量叉积，以确定两个符号Y_n和Y_n+1之间的相位误差。这在所接收的通信信号的相位旋转中提供了低噪声的(例如，但混叠的)误差测量。第一叉积生成器1110可以输出表示所确定的相位误差的低噪声频率偏移估计f_LN。

所接收的导频符号被分成两个或更多个半符号(1430)。例如，导频分裂器1130可以将所接收的导频符号Y_n分成长度基本相等的两个半部Y_n1和Y_n2。在一些实现方案中，导频分裂器1130可以通过符号周期的一半来划分针对每个导频符号Y_n的经累积的导频信号数据，使得第一半符号Y_n1在时间上有效地“先于”第二半符号Y_n2。

第二叉积产生器1120取半符号的向量叉积以生成无混叠的频率偏移估计(1440)。对于一些实施例，第二叉积生成器1120形成导频符号Y_n1的前半部分和导频符号Y_n2的后半部分之间的向量叉积，以确定两个半符号之间的相位误差。这在所接收的通信信号的相位旋转中提供了无混叠的(例如，但有噪声的)的误差测量。第二叉积生成器1120可以输出表示所确定的相位误差的无混叠的频率偏移估计。

无混叠的频率偏移估计可以用于确定低噪声频率偏移估计的混叠间隔(1450)。如上所述，低噪声频率偏移估计f_LN是混叠的，但对噪声更鲁棒(例如，如上面的等式2所示)，而无混叠的频率偏移估计f_UN是无混叠的但较容易受噪声影响(例如，如以上等式3所示)。此外，与可归因于低噪声频率偏移估计f_LN中的混叠的频率变化相比，可归因于无混叠的频率偏移估计f_UN中的噪声的频率变化可以忽略不计(例如，)。因此，在一些实现方案中，去混叠模块1140可以将无混叠的频率偏移估计f_UN与低噪声频率偏移估计f_LN进行组合(例如，通过将等式3代入等式2，并消除噪声分量)以确定混叠间隔(例如，通过针对N求解等式4)。

最终，混合频率偏移检测器1100可以使用所确定的混叠区间以对低噪声频率偏移估计进行去混叠(1460)。对于一些实现方案，去混叠模块1140可通过将混叠间隔N代入等式2并求解真实频率偏移估计f_OFF来生成混合频率偏移估计f_Η。作为结果，混合频率偏移估计f_Η可以比低噪声频率偏移估计f_LN较精确(例如，无混叠)，并比无混叠的频率偏移估计f_UN较鲁棒(例如，噪声较少)。

图15示出了表示为一系列相互关联的功能模块的示例用户终端或装置1500。用于基于单个导频突发来确定第一频率偏移估计的模块1510可以至少在一些方面对应于例如本文所讨论的处理器(例如，处理器1220)和/或对应于如本文所讨论的单突发频率鉴别器(例如，单突发频率鉴别器820)。用于基于多个导频突发来确定第二频率偏移估计的模块1520可以至少在一些方面对应于例如本文讨论的处理器(例如，处理器1220)和/或对应于多突发频率鉴别器(例如，多突发频率鉴别器810)。用于基于第一和第二频率偏移估计的组合来确定混合频率偏移估计的模块1530可以至少在一些方面对应于例如本文所讨论的处理器(例如，处理器1220)和/或对应于去混叠模块(例如，去混叠模块830)。

对于一些实现方案，模块1530可以包括用于基于第一频率偏移估计来确定第二频率偏移估计的混叠间隔的子模块1532，其可以至少在一些方面对应于例如如本文所讨论的处理器(例如，处理器1220)和/或如本文讨论的混叠检测器(例如，去混叠模块1140)。模块1530可以进一步包括用于基于混叠区间对第二频率偏移估计进行去混叠的子模块1534，其可以至少在一些方面对应于例如本文所讨论的处理器(例如，处理器1220)和/或对应于如本文讨论的去混叠模块(例如，去混叠模块1140)。

图15的模块的功能性可以按照与本文的教导一致的各种方式来实现。在一些设计中，这些模块的功能可以实现为一个或多个电气部件。在一些设计中，这些块的功能可以实现为包括一个或多个处理器组件的处理系统。在一些设计中，这些模块的功能可以使用例如一个或多个集成电路(例如，ASIC)的至少一部分来实现。如本文所讨论地，集成电路可以包括处理器、软件、其它相关组件或上述各项的某种组合。因此，不同模块的功能可以例如作为集成电路的不同子集、作为一组软件模块的不同子集或上述各项的组合来实现。而且，将理解，(例如，集成电路和/或一组软件模块的)给定子集可以为多于一个模块提供至少一部分功能。

另外，由图15表示的组件和功能以及本文描述的其它组件和功能可以使用任何合适的单元来实现。这样的单元也可以至少部分地使用本文教导的对应结构来实施。例如，上面结合图15的“用于...的模块”组件描述的组件还可以对应于类似地指定的“用于...的单元”功能。因此，在一些方面，可以使用处理器组件、集成电路或本文教导的其它合适结构中的一个或多个来实现这样的单元中的一个或多个。

仅为了示例性目的，已经在卫星通信系统的上下文下描述了示例实现方案。应该理解，示例实现方案可以同样适用于其它无线通信系统(例如，蜂窝网络、微微网络、毫微微网络等)。例如，本文描述的频率偏移估计技术可以适用于由IEEE 802.11系列标准、HiperLAN(主要在欧洲使用的可与IEEE 802.11标准相比较的一组无线标准)以及无线信令技术所掌控的通信。

本领域技术人员将认识到，信息和信号可以使用各种不同的技艺和技术中的任何一种来表示。例如，可以通过电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任何组合来表示可以在整个上述描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片。

此外，本领域技术人员将认识到，结合本文公开的各方面描述的各种图示性逻辑框、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地图示硬件和软件的这种可互换性，上面已经根据其功能一般性地描述了各种图示性的组件、框、模块、电路和步骤。这样的功能是以硬件还是软件来实现取决于特定的应用和对整个系统施加的设计约束。本领域技术人员可以针对每个特定应用以各种方式实现所描述的功能，但是这样的实现决策不应被解释为导致背离本公开内容的范围。

结合本文公开的各方面描述的方法、序列或算法可以直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器，使得处理器可从存储介质读取信息及将信息写入到存储介质。或者，存储介质可以集成到处理器中。

相应地，本公开内容的一个方面可以包括实施用于非地球同步卫星通信系统中的时间和频率同步的方法的非暂时性计算机可读介质。术语“非暂时性的”不排除任何物理存储介质或存储器，并且特别不排除动态存储器(例如，常规随机存取存储器(RAM))，而是仅排除对于介质可以被理解为暂时性传播信号的解释。

虽然前述公开内容示出了图示性方面，但应该注意，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，可以在本文进行各种改变和修改。除非另有明确说明，否则根据本文描述的各方面的方法权利要求的功能、步骤或动作不需要以任何特定的顺序执行。此外，虽然可以单数形式描述或要求保护元素，但除非明确说明限于单数形式，否则复数形式是可以预期的。相应地，本公开内容不限于所图示的示例，并且用于执行在本文描述的功能的任何单元都包括在本公开内容的各方面中。

Claims (30)

1.一种估计接收到的信号的频率偏移的方法，所述方法包括：

从发射机接收多个导频信号；

基于所接收的导频信号来确定无混叠的频率偏移估计；

基于所接收的导频信号来确定低噪声频率偏移估计，其中，所述低噪声频率偏移估计的估计噪声低于阈值噪声水平；以及

至少部分地基于所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计来生成混合频率偏移估计，其中，所述混合频率偏移估计是无混叠的并具有比所述无混叠的频率偏移估计低的估计噪声。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导频信号是在多普勒效应下被接收的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低噪声频率偏移估计与所述无混叠的频率偏移估计相比而言较不易受噪声影响。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述混合频率偏移估计包括：

组合所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述低噪声频率偏移估计是混叠的。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述组合包括：

使用所述无混叠的频率偏移估计对所述低噪声频率偏移估计进行去混叠。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述去混叠包括：

将所述无混叠的频率偏移估计与所述低噪声频率偏移估计进行比较以确定所述低噪声频率偏移估计的混叠间隔；以及

至少部分地基于所确定的混叠间隔来重计算所述低噪声频率偏移估计。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述无混叠的频率偏移估计包括：

将所述多个导频信号中的第一导频信号分成两个或更多个分裂的导频信号；以及

取所述两个或更多个分裂的导频信号的向量叉积。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述低噪声频率偏移估计包括：

通过延迟所述多个导频信号中的第一导频信号来生成延迟的导频信号；以及

取所述第一导频信号和所述延迟的导频信号的向量叉积。

10.一种无线通信设备，包括：

接收机，用于从发射机接收多个导频信号；

一个或多个处理器；以及

存储器，其存储指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述无线通信设备进行如下操作：

基于所接收的导频信号来确定无混叠的频率偏移估计；

基于所接收的导频信号来确定低噪声频率偏移估计，其中，所述低噪声频率偏移估计的估计噪声低于阈值噪声水平；以及

至少部分地基于所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计来生成混合频率偏移估计，其中，所述混合频率偏移估计是无混叠的并具有比所述无混叠的频率偏移估计低的估计噪声。

11.根据权利要求10所述的无线通信设备，其中，所述导频信号是在多普勒效应下被接收的。

12.根据权利要求10所述的无线通信设备，其中，所述低噪声频率偏移估计与所述无混叠的频率偏移估计相比而言较不易受噪声影响。

13.根据权利要求10所述的无线通信设备，其中，执行用以生成所述混合频率偏移估计的所述指令使得所述无线通信设备进行如下操作：

组合所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计。

14.根据权利要求13所述的无线通信设备，其中，所述低噪声频率偏移估计是混叠的。

15.根据权利要求14所述的无线通信设备，其中，执行用以组合所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计的所述指令使得所述无线通信设备进行如下操作：

使用所述无混叠的频率偏移估计对所述低噪声频率偏移估计进行去混叠。

16.根据权利要求15所述的无线通信设备，其中，执行用以去混叠所述低噪声频率偏移估计的所述指令进一步使得所述无线通信设备进行如下操作：

将所述无混叠的频率偏移估计与所述低噪声频率偏移估计进行比较以确定所述低噪声频率偏移估计的混叠间隔；以及

至少部分地基于所确定的混叠间隔来重计算所述低噪声频率偏移估计。

17.根据权利要求10所述的无线通信设备，其中，执行用以确定所述无混叠的频率偏移估计的所述指令使得所述无线通信设备进行如下操作：

将所述多个导频信号中的第一导频信号分成两个或更多个分裂的导频信号；以及

取所述两个或更多个分裂的导频信号的向量叉积。

18.根据权利要求10所述的无线通信设备，其中，执行用以确定所述低噪声频率偏移估计的所述指令使得所述无线通信设备进行如下操作：

通过延迟所述多个导频信号中的第一导频信号来生成延迟的导频信号；以及

取所述第一导频信号和所述延迟的导频信号的向量叉积。

19.一种无线通信设备，包括：

用于从发射机接收多个导频信号的单元；

用于基于所接收的导频信号来确定无混叠的频率偏移估计的单元；

用于基于所接收的导频信号来确定低噪声频率偏移估计的单元，其中，所述低噪声频率偏移估计的估计噪声低于阈值噪声水平；以及

用于至少部分地基于所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计来生成混合频率偏移估计的单元，其中，所述混合频率偏移估计是无混叠的并具有比所述无混叠的频率估计低的估计噪声。

20.根据权利要求19所述的无线通信设备，其中，所述导频信号是在多普勒效应下被接收的。

21.根据权利要求19所述的无线通信设备，其中，所述低噪声频率偏移估计与所述无混叠的频率偏移估计相比而言较不易受噪声影响。

22.根据权利要求19所述的无线通信设备，其中，用于生成所述混合频率偏移估计的所述单元要：

组合所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计。

23.根据权利要求22所述的无线通信设备，其中，所述低噪声频率偏移估计是混叠的。

24.根据权利要求23所述的无线通信设备，还包括：

用于使用所述无混叠的频率偏移估计对所述低噪声频率偏移估计进行去混叠的单元。

25.根据权利要求24所述的无线通信设备，其中，用于对所述低噪声频率偏移估计进行去混叠的所述单元要：

将所述无混叠的频率偏移估计与所述低噪声频率偏移估计进行比较以确定所述低噪声频率偏移估计的混叠间隔；以及

至少部分地基于所确定的混叠间隔来重计算所述低噪声频率偏移估计。

26.根据权利要求19所述的无线通信设备，其中，用于确定所述无混叠频率偏移估计的所述单元要：

将所述多个导频信号中的第一导频信号分成两个或更多个分裂的导频信号；以及

取所述两个或更多个分裂的导频信号的向量叉积。

27.根据权利要求19所述的无线通信设备，其中，用于确定所述低噪声频率偏移估计的所述单元要：

通过延迟所述多个导频信号中的第一导频信号来生成延迟的导频信号；以及

取所述第一导频信号和所述延迟的导频信号的向量叉积。

28.一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由无线通信设备内提供的一个或多个处理器执行时使所述无线通信设备进行如下操作：

从发射机接收多个导频信号；

基于所接收的导频信号来确定无混叠的频率偏移估计；

基于所接收的导频信号来确定低噪声频率偏移估计，其中，所述低噪声频率偏移估计的估计噪声低于阈值噪声水平；以及

至少部分地基于所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计来生成混合频率偏移估计，其中，所述混合频率偏移估计是无混叠的并具有比所述无混叠的频率偏移估计低的估计噪声。

29.根据权利要求28所述的非暂时性计算机可读介质，其中，执行用以生成所述混合频率偏移估计的所述指令使得所述无线通信设备进行如下操作：

组合所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计。

30.根据权利要求28所述的非暂时性计算机可读介质，其中，执行用以组合所述无混叠的频率偏移估计和所述低噪声频率偏移估计的所述指令使得所述无线通信设备进行如下操作：

使用所述无混叠的频率偏移估计对所述低噪声频率偏移估计进行去混叠。