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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种基于差分导频的低轨卫星通信系统时频估计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116016082B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211600723.6，技术领域涉及：H04L27/26；该发明授权一种基于差分导频的低轨卫星通信系统时频估计方法是由巴特尔;倪洁;冯熳;吴桐设计研发完成，并于2022-12-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于差分导频的低轨卫星通信系统时频估计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于差分导频的低轨卫星通信系统时频估计方法，利用ZC序列良好的自相关特性和较低的互相关特性，设计时域差分导频序列以解决低轨卫星通信中的大频偏估计和定时同步的问题。利用该差分序列的自相关估计方法具有频偏估计范围大，频偏估计和定时估计无干扰的优势，快速获得初始频偏估计和定时估计，随后再利用M‑PART算法对残余频偏进行估计，以达到低轨卫星移动通信系统对频偏估计范围和精度的要求。本发明所提出的差分设计导频序列，以及基于该导频序列的时频估计方法，相较于传统的M‑PART方法频偏的估计精度提高了2‑4dB，且频偏估计范围远优于传统方法，满足低轨卫星系统设计要求，具有较高的实用价值。

本发明授权一种基于差分导频的低轨卫星通信系统时频估计方法在权利要求书中公布了：1.一种基于差分导频的低轨卫星通信系统时频估计方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1：根据低轨卫星通信系统中大多普勒频偏和高传输时延的特点，确定差分导频序列的类型、差分间隔和物理根序列号参数； 序列的选择：选择ZC序列作为该系统的差分导频，ZC序列的具体定义如下： 式中，μ为物理根序列号，Zμn表示ZC序列，n表示采样时间点； 差分序列长度的选取：结合应用场景，选择30GHz载频，此时低轨卫星频偏的最大值fdmax＝780KHz，而利用差分互相关算法测频偏的估计范围为[-NΔfc2m，NΔfc2m]，根据5G协议，子载波带宽△fc选取120KHz，序列长度N取128，则根据NΔfc2m≥fdmax，可得差分间隔m取值范围为m≤9.8462；在利用差分算法进行频偏估计时，m值越大，频偏估计的精度越高，因此这里取m＝9，即每隔9个点做一次差分，此时差分导频的长度为119； 物理根序列号的选取在5G协议中，主同步信号用于检测3个小区组内标识号三个主同步序列的根序列号确定方法为：根序列号的值接近序列长度的一半，且三个主同步序列的根序列号差值与序列长度互质并且根序列号与序列长度互质；因此，选取3个物理根序列号μ1、μ2、μ3，使得3个ZC序列的互相关较低，取μ1＝57，μ2＝59，μ3＝61，其分别对应三种情况，具体的表达式如下： 主同步序列的生成：序列初始值为长度为9的伪随机gold序列，采用正负1的双极性码表示，其模值恒为1，具体定义如下： 式中，dn为时域同步信号；xm为卫星侧发射信号； 每隔9个点得到的差分序列为ZC序列，即： 式中，上标*表示取共轭； 则： 上述生成的时域同步信号所对应的频域同步序列为： 式中，k为频域采样点，Pk为频域同步序列； 步骤2：将设计好的差分导频进行反差分变换和IFFT变换，将时域序列变换到频域主同步序列； 步骤3：对同步过程中接收到的信号进行降采样处理，以消除带外信号的干扰和降低计算复杂度； 步骤4：基于优化后的导频，利用差分互相关算法进行定时估计和大频偏估计，并进行相应的频偏补偿； 将降采样后的接收信号与其延迟共轭信号相乘构造出差分序列，延迟的定时偏差d为m×4096128c，其中c为降采样的倍数，m＝9，c＝4，得d＝72，则接收信号的差分序列Zn为： 将其与设计好的差分导频做滑动相关，得相关值Ck； 式中，l＝119，为差分导频的点数； 当Ck取得最大值时，获得估计的定时位置和组内小区号即： 当相关值为： 式中，ε表示归一化频偏，vn表示高斯白噪声； 因为的估计范围为[-π,π]，因此归一化频偏估计的范围频偏估计范围为Δfc为子载波带宽； 根据式11，得到大频偏的估计值为： 其中，N＝128，m＝9； 接着对接收信号进行频偏补偿，补偿后的接收信号记为其表达如下： 式中，IFFT的点数Ni＝4096； 步骤5：利用MPART算法对残余频偏进行估计以达到低轨卫星通信系统的设计要求； 通过差分互相关算法找到定时位置根据M-PART相关原理，利用时域主同步序列dn与频偏补偿后的信号在定时点处做M-PART相关，测量出残余频偏的值； 其中，L＝NM，N＝128，M＝2； 残余频偏由式15得到： 主同步信号所在位置组内小区号和总的频偏估计值为：

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