CN116506005B - 一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于NOMA技术领域，涉及一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法；所述方法包括根据两个地面站终端分别与同一卫星接入点间的发射增益，确定出第一地面站终端和第二地面站终端；第一地面站终端生成第一数据帧，包括由OFDM符号承载的第一前导码字段和第一数据字段，并在OFDM符号中插入第一导频信号；第二地面站终端生成第二数据帧，包括由OFDM符号承载的带有偏移序列的第二前导码字段和第二数据字段，并按照不同的插入方式在OFDM符号中插入第二导频信号；第一地面站终端和第二地面站终端以同时同频向卫星接入点发送第一数据帧和第二数据帧。本发明不仅能保证计算复杂度较低，还有效提升网络的整体吞吐量。

Description

一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法

技术领域

本发明属于非正交多址接入技术领域，具体涉及一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法。

背景技术

随着信息和网络技术的飞速发展，无线移动通信服务需求呈爆炸式增长，无线通信业务需求变得更加多样化和差异化。然而地面蜂窝网络的覆盖范围受限，在偏远山区、孤岛或沙漠地带，地面移动通信将无法保持持续可靠的通信。鉴于卫星通信系统无缝覆盖、低时延、通信质量好等优势，以及地面移动通信技术趋于成熟、可支持高速率、大容量数据传输等特点，卫星网络和地面网络互补形成的天地一体化网络，可以有效克服两者独立运行的缺点。随着用户数量急剧增加，现有的正交多址接入技术（Orthogonal MultipleAccess，简称OMA）受正交资源块数目的限制，难以满足未来通信系统中大规模接入应用场景。为了提高用户传输速率和满足海量设备接入的需求，迫切需要研究新型的多址接入方案。

非正交多址接入技术（Non-Orthogonal Multiple Access，简称NOMA）被认为是一项能够极大提升网络容量和满足大规模接入需求的新型接入技术，作为第五代移动通信系统中的关键技术，它能够在相同的时间和频率资源中进行多个数据传输，即一个子信道上不再只分配给一个用户，而是多个用户共享。其原理是在发射端利用叠加编码（Superposition Coding，简称SC）技术将多路用户信号同时发送，在接收端根据接收信号功率的不同，利用串行干扰消除（Successive Interference Cancellation，简称SIC）技术恢复各个用户的信号。目前大多数研究都致力于下行链路NOMA的性能评估，只有少部分研究包含了上行链路NOMA的理论推导。而这一少部分对上行链路NOMA的研究基本采用传统帧格式，因此作为接收机的卫星接入点上存在不同功率的前导码和导频信号重叠的现象，这可能导致接收机无法区分不同信号的导频，最后也无法进行正确的相位校正。

总而言之，现有的卫星通信数据传输技术只是对不同的数据分配了不同的传输功率，这种情况下如果对功率分配不合理极有可能会出现导频污染，从而影响了发送端和接收端的数据传输效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，能够有效解决现有技术中由于功率分配不合理导频重叠出现的导频污染的问题。

在本发明的第一方面，本发明的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其应用于地面站终端，所述方法包括：

根据两个地面站终端分别与同一卫星接入点之间的发射增益，确定出第一地面站终端和第二地面站终端；所述第一地面站终端为发射增益较小的地面站终端，所述第二地面站终端为发射增益较大的地面站终端；

第一地面站终端根据预设的第一规则，生成第一数据帧；所述第一数据帧包括由OFDM符号承载的第一前导码字段和第一数据字段，并在OFDM符号中插入第一导频信号；

第二地面站终端根据预设的第二规则，生成第二数据帧；所述第二数据帧包括由OFDM符号承载的带有偏移序列的第二前导码字段和第二数据字段，并按照与第一数据帧不同的插入方式在OFDM符号中插入第二导频信号；

第一地面站终端和第二地面站终端以同时同频向卫星接入点发送第一数据帧和第二数据帧。

在本发明的第二方面，本发明还提供了另外的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其应用于卫星接入点，所述方法包括：

接收到来自于第一地面站终端和第二地面站终端同时同频发送的第一数据帧和第二数据帧；所述第一数据帧包括由OFDM符号承载的第一前导码字段和第一数据字段，并在OFDM符号中插入第一导频信号；所述第二数据帧包括由OFDM符号承载的带有偏移序列的第二前导码字段和第二数据字段，并按照与第一数据帧不同的插入方式在OFDM符号中插入第二导频信号；

根据第一前导码字段对第一数据帧进行信道估计，根据第二前导码字段对第二数据帧进行信道估计；

根据第一导频信号对第一数据帧进行相位校正，根据第二导频信号对第二数据帧进行相位校正；

根据并行星座解映射对第一数据帧和第二数据帧进行解码，分别得到两个地面站终端的数据帧结果。

本发明的优点及效益包括如下：

在传统卫星通信中上行链路NOMA的接收机中，由于各地面站终端采用相同帧格式，各地面站的数据帧叠加时，可能会出现导频污染的问题且对于功率分配不合理时，接收端无法正确区分两个地面站的导频，导致无法对各地面站的数据帧的相位校正的问题。为保证接收端能够正确校正各地面站数据帧的相位，本发明一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，让与卫星接入点通信的两个地面站终端采用不同的帧格式，能够使作为接收端的卫星接入点正确估计各地面站终端的信道，正确校正各地面站数据帧相位，并且避免了接收端出现导频污染的问题，提升了数据传输的实时性和有效性。

附图说明

图1是本发明不同信道条件的两个站组成的无线网络中使用UL-NOMA的场景图；

图2是本发明一些实施例的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法流程图；

图3是本发明实施例中第一数据帧的帧结构示意图；

图4是本发明实施例中第二数据帧的帧结构示意图；

图5是本发明另一些实施例的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法流程图；

图6是本发明实施例中卫星接入点的运行框图；

图7是本发明实施例中并行星座解映射接收机的运行框图；

图8是本发明优选实施例的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例中的由卫星接入点和具有不同信道条件的两个地面站终端组成的无线网络中使用（Uplink Non-Orthogonal Multiple Access，简称UL-NOMA）的场景图；本实施例考虑如图1所示的两个地面站终端与一个卫星接入点组成的无线网络。为提高吞吐量，考虑两个地面站终端同时同频的向卫星接入点传输数据帧的情况，其中卫星接入点除了与地面站进行通信外，还与地面其他终端例如工业物联网设备、基站设备、地面集中管理控制中心等进行通信。

图2是本发明一些实施例的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其应用于地面站终端，如图2所示，所述方法包括：

101、根据两个地面站终端分别与同一卫星接入点之间的发射增益，确定出第一地面站终端和第二地面站终端；所述第一地面站终端为发射增益较小的地面站终端，所述第二地面站终端为发射增益较大的地面站终端；

在本发明实施例中，卫星接入点通过对两个地面站终端的信道条件进行判断，以 此来设定两个地面站终端中，哪个终端为主终端，哪个终端为辅助终端。卫星通信的电波需 要经过对流层、平流层、电离层和外层空间，跨越距离大，因此影响电波传输的因素很多。本 实施例主要考虑星地链路间的自由空间传播损耗和近地大气的各种影响，卫星的接收功率表示为：

其中，，分别代表与卫星接入点通信的两个不同地面站终端，为第个地面 站终端到卫星接入点的接收功率，为第个地面站终端的发射功率，为第个地面站终 端的发射增益，为卫星接入点的接收增益，为第个地面站终端传播经历的自由空间传 播损耗，为自由空间传播损耗，代表大气损耗，表示信号的波长，表示第 个地面站终端传播信号的距离。

由于星地间数据传输跨越距离，且本实施例主要考虑的是两个地面站终端同时同 频的向卫星传输数据，故两个地面站终端与卫星接入点间的自由空间传播和近地大气的影 响差距较小，因此，两个终端与卫星的信道条件主要以为主。小的为主终端，大的为 辅助终端。这里的主终端即为本发明的第一地面站终端，辅助终端即为本发明的第二地面 站终端。

在本发明优选实施例中，所述两个地面站终端可以广义理解为两类地面站终端，假设将同一类型的地面站终端作为一类地面站终端，可以按照信道条件、地面距离、信道增益等影响因素分别对地面站终端进行划分类型；例如，以信道条件作为划分类型为例，可以将信道条件相似的第一类地面站终端采用预设的第一规则，分别生成相应的第一数据帧，将信道条件相似的第二类地面站终端采用预设的第二规则，分别生成相应的第二数据帧；通过对不同类型的地面站终端进行传输处理，避免了不同类型的地面站终端的数据所产生的导频污染问题。

102、第一地面站终端根据预设的第一规则，生成第一数据帧；所述第一数据帧包括由OFDM符号承载的第一前导码字段和第一数据字段，并在OFDM符号中插入第一导频信号；

在本发明实施例中，所述第一数据帧的生成方式可以与传统技术相同，例如基于IEEE802.11标准协议实现；如图3所示，所述第一数据帧包括由OFDM符号承载的第一前导码字段和第一数据字段DATA；所述第一前导码字段包括第一短训练字段L-STF、第一长训练字段L-LTF和第一信号生成字段L-SIG；所述第一长训练字段L-LTF中包含两个相同的第一长训练序列L-LTF-1和第二长训练序列L-LTF-2，以及双重保护间隔GI2；从所述第一数据帧中第一信号生成字段L-SIG开始，在OFDM符号中插入第一导频信号P。

在本发明实施例中，所述第一地面站终端根据预设的第一规则，生成第一数据帧可以具体包括：

第一地面站终端获取信道的带宽和频率，并根据带宽和频率生成第一短训练字段L-STF和第一长训练字段L-LTF，所述第一长训练字段L-LTF包含两个相同的第一长训练序列L-LTF-1和第二长训练序列L-LTF-2以及保护间隔GI2；

在第一长训练序列L-LTF-1的插入一个保护间隔GI2，形成双重保护间隔；所述双重保护间隔的长度可以是1.6us。

第一地面站终端获取链路信息，根据传输帧的长度及其调制和编码方案生成第一信号生成字段L-SIG；

第一地面站终端基于预先编译的各层协议，生成第一数据字段DATA；

从所述第一数据帧中第一信号生成字段L-SIG开始，在OFDM符号中插入第一导频信号；所述插入的方式可以包括但不限于在所述第一数据帧中按照每奇数个OFDM符号插入第一导频信号、在所述第一数据帧中，按照每偶数个OFDM符号插入第一导频信号、或者在所述第一数据帧中，按照一定间隔OFDM符号插入第一导频信号，这里的一定间隔指的是至少间隔两个OFDM符号插入第一导频信号。

103、第二地面站终端根据预设的第二规则，生成第二数据帧；所述第二数据帧包括由OFDM符号承载的带有偏移序列的第二前导码字段和第二数据字段，并按照与第一数据帧不同的插入方式在OFDM符号中插入第二导频信号；

在本发明实施例中，所述第二数据帧的生成方式与传统技术不同，如图4所示，所 述第二数据帧包括由OFDM符号承载的带有偏移序列的第二前导码字段和第二数据字段 DATA；所述第二前导码字段包括第二短训练字段L-STF、第二长训练字段L-LTF和第二信号 生成字段L-SIG；所述第二长训练字段L-LTF中包含偏移后的第一长训练序列-θ·L-LTF-1 和第二长训练序列L-LTF-2，以及双重保护间隔GI，这里的代表额外的相位，这里GI可以是 0.8us；从所述第二数据帧中第二信号生成字段L-SIG开始，按照与第一数据帧不同的插入 方式在OFDM符号中插入第二导频信号P。

在本发明实施例中，偏移后的第一长训练序列的生成过程包括根据两个相同的第一长训练序列和第二长训练序列的长度，确定出偏移时间，并根据偏移时间对第一长训练序列进行偏移处理，生成偏移后的第一长训练序列。

具体的，所述偏移后的第一长训练序列即为第一长训练序列乘以一个额外的相位，所述额外的相位的计算公式表示为：；其中是子载波与子载波之间的频率 差，表示第一长训练序列和第二长训练序列在时域中的偏移时间，这里T可以是4us，表示 自然常数；表示虚数；表示圆周率。

通过上述额外的相位，以此来区分第一数据帧和第二数据帧的LTF字段，从而可以用于接收端前导码信道估计，使接收机卫星能够提取不同地面站终端的信道状态信息，并有效解决了前导码与导频重叠的情况。

在本发明实施例中，所述第二地面站终端根据预设的第二规则，生成第二数据帧可以具体包括：

第二地面站终端获取信道的带宽和频率，并根据带宽和频率生成第二短训练字段L-STF；

根据两个相同的第一长训练序列L-LTF-1和第二长训练序列L-LTF-2的长度，确定出偏移时间T，并根据偏移时间T对第一长训练序列L-LTF-1进行偏移处理后生成偏移后的第一长训练序列-θ·L-LTF-1；

在偏移后的第一长训练序列-θ·L-LTF-1和第二长训练序列L-LTF-2的头部分别插入一个保护间隔GI；

第二地面站终端获取链路信息，根据传输帧的长度及其调制和编码方案生成第二信号生成字段L-SIG；

第二地面站终端基于预先编译的各层协议，生成第二数据字段DATA；从所述第二数据帧中第二信号生成字段L-SIG开始，按照与第一数据帧不同的插入方式在OFDM符号中插入导频信号。第二数据帧中导频信号的插入的方式与第一数据帧的插入方式对应，可以对应为在所述第二数据帧中按照每偶数个OFDM符号插入第一导频信号、在所述第二数据帧中，按照每奇数个OFDM符号插入第一导频信号、在所述第二数据帧中；只要能够尽可能保证所述第一数据帧的第一导频信号与所述第二数据帧的第二导频信号不重叠，那么相应的插入方式都可。

可以理解的是，在本发明实施例中，为了区分出第一数据帧和第二数据帧，除了在第二数据帧中增加偏移信息外，还需要通过不同的插入方式来增强导频信号的区别，从而避免第一数据帧和第二数据帧混叠时，前导码字段和导频信号重叠的问题，使得本发明能够区分不同信号的导频，进行正确的相位校正。

104、第一地面站终端和第二地面站终端以同时同频向卫星接入点发送第一数据帧和第二数据帧。

在本发明实施例中，令第一地面站终端和第二地面站终端以同时同频向卫星接入点发送第一数据帧和第二数据帧，此时，同时同频的方式不仅能够保证数据正确传输，还能够进一步保证接收端接收到上述第一数据帧和第二数据帧的混合数据帧时，可以正确的解码而不会受到发射功率的影响。

图5是本发明另一些实施例的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其应用于卫星接入点，如图5所示，所述方法包括：

201、接收到来自于第一地面站终端和第二地面站终端同时同频发送的第一数据帧和第二数据帧；所述第一数据帧包括由OFDM符号承载的第一前导码字段和第一数据字段，并在OFDM符号中插入第一导频信号；所述第二数据帧包括由OFDM符号承载的带有偏移序列的第二前导码字段和第二数据字段，并按照与第一数据帧不同的插入方式在OFDM符号中插入第二导频信号。

在本发明实施例中，所述卫星接入点接收到两个地面站终端叠加后的混合数据帧后，需要对所述混合数据帧进行解码，由于混合数据帧中第一数据帧和第二数据帧具有不同的格式，因此可以根据第一数据帧和第二数据帧的特性，区分开两个地面站终端所发送的数据帧，从而在后续过程中进行对应的相位校正和解码。

202、根据第一前导码字段对第一数据帧进行信道估计，根据第二前导码字段对第二数据帧进行信道估计；

在本发明实施例中，图6是本发明实施例的卫星接收端框图，混合数据帧经ADC后进入前导码信道估计，其中前导码信道估计包括时域同步、频偏估计、去循环前缀（CP）和傅里叶变换（FFT）；然后经过数据均衡后进入相位校正，最后对数据进行解映射。

可以理解的是，由于第一数据帧和第二数据帧中的前导码字段具有不同的信息，也即是第一前导码字段不带有偏移序列，而第二前导码字段却带有偏移序列；通过判断前导码字段中是否带有偏移序列，即可对混合数据帧中的相应数据帧进行信道估计，从而区分出两个地面站终端。

203、根据第一导频信号对第一数据帧进行相位校正，根据第二导频信号对第二数据帧进行相位校正；

在本发明实施例中，由于受噪声和硬件损耗影响，均衡之后信号仍然存在剩余相位偏差，因此相位校正计算方法可以包括如下过程：

计算出OFDM符号中所插入的相邻导频信号间的平均偏移的平均值，并作为该OFDM符号估计得到的相位偏移值；利用估计得到的相位偏移值，对相应的数据帧进行补偿校正。

在本发明实施例中，计算出OFDM符号中所插入的相邻导频信号间的平均偏移的平均值包括根据每个OFDM符号中相邻的两个第一导频信号，计算出相邻第一导频信号间的平均偏移；根据每个OFDM符号中所有相邻第一导频信号间的平均偏移，计算出第一数据帧中每个OFDM符号的平均偏移的平均值；根据每个OFDM符号中相邻的两个第二导频信号，计算出相邻第二导频信号间的平均偏移；根据每个OFDM符号中所有相邻第二导频信号间的平均偏移，计算出第二数据帧中每个OFDM符号的平均偏移的平均值。

为了进一步明晰本发明实施例的相位补偿校正方式，本发明实施例结合计算公式 对整个过程进行说明；在接收端，卫星接入点所接收到的第个OFDM符号可以表示为，而 第个OFDM符号中的导频信号，也即混合数据帧中的导频信号可以表示为：

其中，表示接收端混合数据帧中第个OFDM符号的第个导频信号，，表示第一地面站终端发射的第个OFDM符号中的第个第一导频信号，表示第二地面站终端发射的第个OFDM符号的第个第二导频信号，表示一个OFDM符 号中的导频总数，表示第一数据帧的第个OFDM符号剩余相位偏差，表示第二数据 帧的第个OFDM符号剩余相位偏差。

由于第一地面站终端发送的第一数据帧中第一导频信号和第二地面站终端发送的第二数据帧中第二导频信号使用了不同的插入方式，因此，对于上述第一导频信号和第二导频信号，其在OFDM符号中的位置有所区别，具体可以包括如下：

若在所述第一数据帧中按照每奇数个OFDM符号插入第一导频信号；在所述第二数 据帧中按照每偶数个OFDM符号插入第二导频信号；则在发送的第一导频信号中，的位置插入了第一导频信号；在发送的第二导频信号中，的位置 插入了第二导频信号，举个例子，对于接收端接收到的混合数据帧中第个OFDM符号的第 个导频信号，此时，由于第二数据帧中第个OFDM符号没有插入第二导频信号，那么可以 令，因此实际上只与第一数据帧的第个OFDM符号的第个导频信号以及的相 应频率偏移有关，指的是第一数据帧的第1个OFDM符号剩余相位偏差。

若在所述第一数据帧中，按照每偶数个OFDM符号插入第一导频信号；在所述第二 数据帧中，按照每奇数个OFDM符号插入导频信号；则在发送的第一导频信号中，的位置插入了第一导频信号；在发送的第二导频信号中，的位置 插入了第二导频信号。

若在所述第一数据帧中，按照至少间隔两个OFDM符号插入第一导频信号；在所述 第二数据帧中，按照每奇数个OFDM符号插入第二导频信号；则在发送的第一导频信号 中，的位置插入了第一导频信号，在发送的第二导频信号中，的位置插入了第二导频信号。

在所述第一数据帧中，按照至少间隔两个OFDM符号插入第一导频信号；在所述第 二数据帧中，按照每偶数个OFDM符号插入第二导频信号；则在发送的第一导频信号中，的位置插入了第一导频信号，在发送的第二导频信号中，的位置插入了第二导频信号。

其中，，且和都为正整数，表示在第一数据帧的OFDM符号插入第一导频信 号的起始位置，例如可以为1,2,3,4等等，表示固定间隔，也即至少固定间隔两个OFDM符 号。

假设第个OFDM符号剩余相位偏差用表示，则卫星接入点与两个地面站终端 的残留频率偏移与剩余相位偏差之间的关系表示为：

其中，表示第一数据帧中第个OFDM符号的残留频率偏移与剩余相位偏差 之间的关系，表示第二数据帧中第个OFDM符号的残留频率偏移与剩余相位偏差之 间的关系，表示第一数据帧的载波频偏校正后残留的频率偏移量，表示第二数据帧的 载波频偏校正后残留的频率偏移量。

考虑信道质量具有时变特性，故对一个OFDM符号中的相邻导频间的平均偏移的平均值，作为该OFDM符号的偏移值，这种滑动均值的方法起到了平滑噪声的效果，从而提高估计的准确度。第一数据帧和第二数据帧的相位校正都采用了滑动均值操作，经过滑动均值处理后可得残留频率偏移与剩余相位偏差如下：

其中，表示接收端的导频信号与发送端导频信号的偏差运算，表明接收端导频 信号与发送端导频信号之间的滑动均值偏差，表示卫星接入点接收的来自于第一地面 站终端发射的第个OFDM符号中的第个第一导频信号，表示第一地面站终端发射 的第个OFDM符号中的第个第一导频信号，表示卫星接入点接收的来自于第二地面 站终端发射的第个OFDM符号中的第个第二导频信号，表示第二地面站终端发射的 第个OFDM符号的个第二导频信号；表示卫星接入点接收的来自于第一地面站终 端发射的第个OFDM符号中的第个第一导频信号，表示第一地面站终端发射的 第个OFDM符号中的第个第一导频信号；表示卫星接入点接收的来自于第二 地面站终端发射的第个OFDM符号中的第个第二导频信号，表示第二地面站终 端发射的第个OFDM符号的个第二导频信号；最后根据估计得到的相位偏移，对OFDM 符号中数据进行补偿后得到：

其中，表示卫星接入点接收的第一数据帧中第个OFDM符号中的第个第一 导频信号进行相位补偿后的值，表示卫星接入点接收的第二数据帧中第个OFDM符号 中的第个第二导频信号进行相位补偿后的值。针对第m个OFDM符号中所有导频信号，其 进行相位补偿后的值可以表示为。

204、根据并行星座解映射对第一数据帧和第二数据帧进行解码，分别得到两个地面站终端的数据帧结果。

图7是接收端通过并行星座解映射对两个站的数据解码的接收机示意图，步骤为：

S1、卫星接入点将射频接收到的第一数据帧和第二数据帧的混合数据帧进行调制，输出混合数据帧对应的I、Q信号；

S2、将所述混合数据帧对应的I、Q信号输入至第一解映射器中，输出混合数据帧中的第二数据帧星座图；

其中，由于混合数据帧中，第二地面站终端的信道增益比第一地面站终端的信道增益大，故第一解映射器优先对第二数据帧解映射。

S3、将所述混合数据帧对应的I、Q信号减去第一解映射器输出的混合数据帧中的第二数据帧星座图，得到第一数据帧对应的I、Q信号；

S4、将所述第一数据帧对应的I、Q信号输入至第二解映射器中，输出混合数据帧中的第一数据帧星座图；

S5、将输出的第二数据帧星座图和输出的第一数据帧星座图分别进行解码，输出编码比特的对数似然比，从最高位开始，每个编码比特迭代一次，直至对混合数据帧解码完成。

本发明主要为对不同信道条件的两个地面站进行帧格式设计、接收端对两个地面站数据的相位校正和最后的数据解映射。本发明以两个地面站的发送增益的不同来设计两个站的帧格式；通过发射端插入的导频信号，采用滑动均值的计算方法来补偿OFDM符号的相位偏移；最后通过并行星座解映射来解码两个站的数据部分。以上方法可以用来解决频谱资源紧张，多用户共用同一资源的情况下，提升网络的整体吞吐量。

图8是本发明实施例的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其应用于卫星接入点和地面站终端，如图8所示，所述方法包括：

301、确定出信道条件不同的两个地面站终端；

在本实施例中，由接入点卫星和具有不同信道条件的两个站终端组成的无线网络中使用UL-NOMA。

302、对所确定出的两个地面站终端传输的数据设计不同的帧格式；

在本实施例中，对两个具有不同信道条件的终端传输的数据设计不同的帧格式，使其能够同时同频的向卫星发送数据帧；

303、卫星根据前导码对两个地面站终端进行信道估计；

304、卫星对两个地面站终端的数据帧进行相位校正；

305、卫星对两个地面站终端的数据帧进行解码。

在本发明实施例中，卫星在接收到两个地面站终端叠加后的数据帧后，首先根据其前导字段对两个站进行信道估计，其次根据插入导频信号进行相位校正，最后通过并行星座解映射对两个地面站的数据帧分别解码。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其应用于地面站终端，其特征在于，所述方法包括：

根据两个地面站终端分别与同一卫星接入点之间的发射增益，确定出第一地面站终端和第二地面站终端；所述第一地面站终端为发射增益较小的地面站终端，所述第二地面站终端为发射增益较大的地面站终端；

第一地面站终端根据预设的第一规则，生成第一数据帧；所述第一数据帧包括由OFDM符号承载的第一前导码字段和第一数据字段，并在OFDM符号中插入第一导频信号；

第二地面站终端根据预设的第二规则，生成第二数据帧；所述第二数据帧包括由OFDM符号承载的带有偏移序列的第二前导码字段和第二数据字段，并按照与第一数据帧不同的插入方式在OFDM符号中插入第二导频信号；

第一地面站终端和第二地面站终端以同时同频向卫星接入点发送第一数据帧和第二数据帧。

2.根据权利要求1所述的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其特征在于，所述带有偏移序列的第二前导码字段包括第二短训练字段、第二长训练字段和第二信号生成字段；其中，所述第二长训练字段包括偏移后的第一长训练序列和第二长训练序列，以及双重保护间隔。

3.根据权利要求2所述的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其特征在于，偏移后的第一长训练序列的生成过程包括根据两个相同的第一长训练序列和第二长训练序列的长度，确定出偏移时间；根据偏移时间对第一长训练序列进行偏移处理，生成偏移后的第一长训练序列。

4.根据权利要求3所述的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其特征在于，所述偏移后的第一长训练序列即为第一长训练序列乘以一个额外的相位，所述额外的相位/>的计算公式表示为：/>；其中，/>是子载波与子载波之间的频率差，/>表示第一长训练序列和第二长训练序列在时域中的偏移时间，/>表示自然常数；/>表示虚数；/>表示圆周率。

5.根据权利要求1所述的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其特征在于，在OFDM符号中插入导频信号包括：

在所述第一数据帧中按照每奇数个OFDM符号插入第一导频信号；在所述第二数据帧中按照每偶数个OFDM符号插入第二导频信号；

或者，在所述第一数据帧中，按照每偶数个OFDM符号插入第一导频信号；在所述第二数据帧中，按照每奇数个OFDM符号插入第二导频信号；

或者，在所述第一数据帧中，按照至少间隔两个OFDM符号插入第一导频信号；在所述第二数据帧中，按照每奇数个OFDM符号插入第二导频信号；

或者，在所述第一数据帧中，按照至少间隔两个OFDM符号插入第一导频信号；在所述第二数据帧中，按照每偶数个OFDM符号插入第二导频信号。

6.一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其应用于卫星接入点，其特征在于，所述方法包括：

接收到来自于第一地面站终端和第二地面站终端同时同频发送的第一数据帧和第二数据帧；所述第一数据帧包括由OFDM符号承载的第一前导码字段和第一数据字段，并在OFDM符号中插入第一导频信号；所述第二数据帧包括由OFDM符号承载的带有偏移序列的第二前导码字段和第二数据字段，并按照与第一数据帧不同的插入方式在OFDM符号中插入第二导频信号；

根据第一前导码字段对第一数据帧进行信道估计，根据第二前导码字段对第二数据帧进行信道估计；

根据第一导频信号对第一数据帧进行相位校正，根据第二导频信号对第二数据帧进行相位校正；

根据并行星座解映射对第一数据帧和第二数据帧进行解码，分别得到两个地面站终端的数据帧结果。

7.根据权利要求6所述的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其特征在于，所述信道估计包括时域同步、频偏估计、去循环前缀和傅里叶变换以及数据均衡。

8.根据权利要求6所述的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其特征在于，所述相位校正包括计算出OFDM符号中所插入的相邻导频信号间的平均偏移的平均值，并作为该OFDM符号估计得到的相位偏移值；利用每个OFDM符号估计得到的相位偏移值，对相应的数据帧进行补偿校正。

9.根据权利要求8所述的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其特征在于，所述计算出OFDM符号中所插入的相邻导频信号间的平均偏移的平均值包括根据每个OFDM符号中相邻的两个第一导频信号，计算出相邻第一导频信号间的平均偏移；根据每个OFDM符号中所有相邻第一导频信号间的平均偏移，计算出第一数据帧中每个OFDM符号的平均偏移的平均值；根据每个OFDM符号中相邻的两个第二导频信号，计算出相邻第二导频信号间的平均偏移；根据每个OFDM符号中所有相邻第二导频信号间的平均偏移，计算出第二数据帧中每个OFDM符号的平均偏移的平均值。

10.根据权利要求6所述的一种基于非正交多址接入的卫星通信数据传输处理方法，其特征在于，所述根据并行星座解映射对第一数据帧和第二数据帧进行解码，分别得到两个地面站终端的数据帧结果包括：

S1、将射频接收到的第一数据帧和第二数据帧的混合数据帧进行调制，输出混合数据帧对应的I、Q信号；

S2、将所述混合数据帧对应的I、Q信号输入至第一解映射器中，输出混合数据帧中的第二数据帧星座图；

S3、将所述混合数据帧对应的I、Q信号减去第一解映射器输出的混合数据帧中的第二数据帧星座图，得到第一数据帧对应的I、Q信号；

S4、将所述第一数据帧对应的I、Q信号输入至第二解映射器中，输出混合数据帧中的第一数据帧星座图；

S5、将输出的第二数据帧星座图和输出的第一数据帧星座图分别进行解码，输出编码比特的对数似然比，从最高位开始，每个编码比特迭代一次，直至对混合数据帧解码完成。