5G-NTN低轨卫星通信中载波频偏和采样频偏低复杂度联合估计算法

来源：电子与信息学报杂志2026年第4期北京时间：

作者：龚险峰, 李颖, 刘明洋, 翟盛华

单位：1.西安电子科技大学通信工程学院 西安 7100712.中国空间技术研究院西安分院 西安 710010

摘要：在5G非地面网络(5G-NTN)低轨卫星通信系统中，多普勒效应会带来载波频偏(CFO)、采样频偏(SFO)以及子载波间频偏(ISFO)。研究发现，当正交频分复用(OFDM)信号子载波数量较大且采用高阶调制时，ISFO会成为制约接收机性能的关键因素。现有算法多针对CFO和SFO的估计及补偿展开研究，极少考虑ISFO的影响。另外，采用传统的最大似然估计算法对CFO和SFO进行联合估计时，需要进行一维或二维网格搜索，计算复杂度非常高。针对上述问题，该文利用5G-NTN中导频信号的分布特点，提出两种低复杂度的CFO和SFO联合估计算法。首先，利用5G-NTN中解调参考信号的互相关向量在主瓣内的单峰特性，设计一种基于二分搜索的联合估计算法，可以实现快速收敛。然后，设计基于观测量自相关的L&R估计算法，推导了待估参数的近似闭式解。典型实例分析和仿真表明，两种算法性能接近采用一维或二维搜索的最大似然估计算法，且所提二分搜索估计算法运算量仅为二维搜索最大似然估计算法的4%、一维搜索最大似然估计算法的44%。

关键词：5G非地面网络, 低轨卫星通信, 多普勒效应, 子载波间频偏

基金资助：国家自然科学基金(62131016, 62471363)