具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

图1是根据一示例性实施例示出的一种用于卫星通信系统的框图。如图1所示，图中上半部分是发射部分，下半部分是接收部分，其中发射部分输入的发送的数据是二进制数。OFDM基带系统的基本功能模块都已经被包括，即星座映射、解映射、串并转换、并串转换、IFFT/FFT、添加CP(循环前缀)、移除CP、时间同步、频率同步、信道估计和均衡。

在一个实施例中，通信系统的设计要求是：

1、比特速率400kbps；

2、时延是20μs；

3、带宽小于200KHz；

在进行系统设计时，需要根据系统的要求，仿真设计具体的系统参数，设计的时候不仅要满足系统的要求，还要充分考虑到实现的可能性，在多项冲突中寻求折中。具体步骤如下：

1、根据最大时延扩展确定保护间隔的大小，即T_g的大小；

按惯例，一般保护间隔T_g的大小选为时延扩展均方根的两到四倍[2]，也可以由最大时延扩展决定(最大时延扩展要小于保护间隔)。本设计先取T_g等于4倍的时延扩展，即T_g＝20μs。

2、得到T_g后，那么一个OFDM的符号周期也就可以计算，即T_sym=T_g+T，其中T_sym是符号周期， T是有用信号长度，一般符号长度选择为保护间隔的五到六倍。本设计中选为6倍，即480μs，这样有用信号长度是400μs，子载波间隔是2.5 KHz。

3、确定子载波数量和星座映射方式；

(1)每个OFDM符号传送比特数=OFDM系统比特速率/OFDM符号速率，计算得192bit；

(2)若采用QPSK映射方式，则每个子载波传送2bit，计算得到子载波数量为96个，这样信号带宽为2.5KHz×96=240KHz＞200KHz，不满足要求；若采用的是16QAM映射，则每个子载波传送4bit，所需子载波数量为48个，信号带宽为2.5KHz×48=120KHz＜200KHz，满足要求,故本设计采用16QAM映射。

4、确定FFT和IFFT的采样频率；

由于子载波个数是48，故取FFT点数是64点(FFT点数只能取2的整数次幂)，则采样频率是64/400μs=160KHz，在一个符号时间内采样点数是76.8。由于采样点数在变换时间和符号间隔内必须是整数，所以需要根据这一点对上述三个步骤确定的参数进行调整。取采样点数是80，则采样速率是166.67KHz，FFT运算时间是64/166.67KHz=384us保护间隔和子载波间隔分别等于：

480us-384us=96us>80us，

1/384us=2.604KHz>2.5KHz，满足要求。

具体的仿真实现过程可如下：

第一步，仿真实现OFDM系统的基本功能，即在不加入噪声和信道的条件下，仿真发射部分和接收部分，得到发送端的星座图、频谱图和接收端解调后的星座图、误码率。若接收端的星座图与发送端完全一致(也就是与相应映射方式的理论星座图一致)，并且误码率为零，则说明本系统基本的调制解调功能可以正确实现。

第二步，加入高斯白噪声(AWGN)。首先，在第一步的基础上，给定信噪比，对发射数据流添加高斯白噪声，进行仿真。若接收数据解调后的星座图与发射端相比只是星座点不太集中，则初步证明第一步的正确性。其次，在接收端得到正确的星座图后，设定信噪比的范围，在不同信噪比下仿真系统的误码率，得到误码率曲线，并与理论误码率曲线对比，若仿真得到的误码率曲线与理论趋于吻合，则说明噪声分量添加正确，在高斯白噪声下本系统可以正常工作。

第三步，让发送数据通过多径瑞利衰落信道仿真系统性能。首先设定好多径瑞利衰落的参数，让发送数据通过该信道并加入高斯白噪声。假设接收端已知信道信息，根据信道参数在接收端进行频域均衡，仿真得到接收端星座图和误码率曲线，若误码率曲线和Rayleigh信道理论误码率曲线一致，则说明瑞利衰落信道添加正确，在多径瑞利衰落信道下本系统设计合理，可以正常工作。

第四步，进行信道估计和均衡。在第三步基础上，假设接收端信道参数未知，根据接收到的训练序列进行信道估计，并得到此时系统的误码率曲线，由于估计误差，误码率会比理论值稍高一些。

图2是根据一示例性实施例示出的一种用于卫星通信的下行链路发送方法的流程图。用于卫星通信的下行链路发送方法20至少包括步骤S202至S208。

如图2所示，在S202中，构建卫星通信的波束边缘用户组，所述波束边缘用户组包括多个用户。更具体的，可基于用户距离波束中心的距离构建波束边缘用户组。

其中，可将卫星通信区域划分为多个小区，每个小区内的用户随机分布，通过将用户收到的本小区卫星信号功率和相邻小区干扰卫星的功率的比值与预先设定的阈值进行比较，将高于阈值的用户定义为卫星边缘用户。

在S204中，将所述波束边缘用户组中的多个用户分为多个编码用户组。在一个实施例中，可例如：提取所述波束边缘用户组中的多个用户中的第一用户和第二用户；通过所述第一用户和所述第二用户生成编码用户组；在所述波束边缘用户组中的多个用户均提取完毕时，生成所述多个编码用户组。

根据第一预定的特征，在波束边缘用户组中先确定一个第一用户，然后根据第二预定特征，在波束边缘用户组中再确定一个第二用户，将第一用户和第二用户分配至一个编码用户组。将这两个用户的用户标识在波束边缘用户组中删除，以免后续步骤中重复选用。按照上述步骤继续进行迭代，直至所有的用户均被筛选完毕为止。

在S206中，为所述多个编码用户组中的每个编码用户组中的用户分配相同频点。为所述多个编码用户组中的每个编码用户组中的第一用户和第二用户分配相同频点。

在一个实施例中，分配频率的过程可以和提取第一用户、第二用户的步骤同时迭代完成，也可在生成编码用户组之后，再同意分配频率，本申请不以此为限。

在一个实施例中，可依次选取第一用户和第二用户，并将这两个用户分配相同的频率，这个频率用于后续进行预编码使用。在所有的用户都被配对分配频率之后，上述迭代步骤结束，得到多个编码用户组，编码用户组中包括第一用户和第二用户，还可包括为其分配的相同的频率。每个编码用户组中第一用户和第二用户分配的频率相同，不同编码用户组之间的频率不同。

在S208中，基于每个编码用户组中用户的相同频点为用户生成多个预编码。可例如，基于每个用户组中用户的相同频点对所述多个用户组分别构造等效信道矩阵；基于多个等效信道矩阵生成多个预编码；

“基于每个编码用户组中用户的相同频点为用户生成多个预编码”的具体内容将在图4对应的实施例中进行详细描述。

在S210中，基于所述多个预编码进行下行链路发送。可将所述多个预编码通过卫星的下行链路信道发送至接收端。

预编码（precoding）技术通常和多输入多输出（MIMO）技术一起出现，简而言之，MIMO就是在基站采用多根发送天线，该技术最早可以追溯到1970年代。MIMO技术的产生可以带来空间分集和复用，提升数据传输的可靠性和信道增益。以往单天线系统中，信号通过广播的方式发送给终端，信号能量向四周辐射，不仅造成了能量的浪费，同时也不能保证用户接收到高质量信号，而MIMO系统中，预编码技术可以在基带对待发送的数据进行预先处理，使得基站发送的数据可以更有指向性的发送给小区中的用户。

预编码所带来的典型优势有：1、将信号处理放在基站做，使得用户可以直接接收到他们需要的数据，避免了终端的信号处理；2、预编码使得基站发送的信号更有指向性，而不是单纯的像四周辐射，增强了用户接收信号的功率，同时也避免了能量浪费，提升了通信系统的能量效率。

根据本公开的用于卫星通信的下行链路发送方法，构建卫星通信的波束边缘用户组，所述波束边缘用户组包括多个用户；将所述波束边缘用户组中的多个用户分为多个编码用户组；为所述多个编码用户组中的每个编码用户组中的用户分配相同频点；基于每个编码用户组中用户的相同频点为用户生成多个预编码；基于所述多个预编码进行下行链路发送的方式，能够将卫星通信移动信道正交化，起到抑制干扰合并的作用，获取较好的信道容量性能。

应清楚地理解，本公开描述了如何形成和使用特定示例，但本公开的原理不限于这些示例的任何细节。相反，基于本公开公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。

图3是根据另一示例性实施例示出的一种用于卫星通信的下行链路发送方法的流程图。图3所示的流程30是对图2所示的流程中S204“ 将所述波束边缘用户组中的多个用户分为多个编码用户组”的详细描述。

如图3所示，在S302中，依次提取所述波束边缘用户组中的最远端的用户作为第一用户。通过距离比较，确定当前波束边缘用户组内最远端的用户，将此用户设定特定的标识，作为第一用户。可例如，根据用户接收到的信号功率的平均值确定卫星小区最远端用户。

在S304中，依次提取所述波束边缘用户组中邻波束相邻分区最远端的用户作为第二用户。通过相邻分区之间的距离比较，确定当前波束边缘用户组内最远端的用户，将此用户设定特定的标识，作为第二用户。

在S306中，通过所述第一用户和所述第二用户生成编码用户组。为第一用户和第二用户设定联合标识，以表示其在同一个编码用户组内。还可为同一编码组内的用户分配同样的频率。

在S308中，将已选取用户从波束边缘用户组中删除。依次提取波束边缘用户组内所有的用户，逐一为其分配标识，建立编码用户组。在为其分配标识，即分配编码用户组之后，将其在波束边缘用户组内删除，以免后续重复提取。

在S310中，波束边缘用户组是否为空。判断此时波束边缘用户组中是否还有未被处理的用户，在波束边缘用户组中所有用户均被处理完毕，不存在剩余用户时，进行后续步骤，否则继续进行提取。

在S312中，生成所述多个编码用户组。

图4是根据另一示例性实施例示出的一种用于卫星通信的下行链路发送方法的流程图。图4所示的流程40是对图2所示的流程中S208“ 基于每个编码用户组中用户的相同频点为用户生成多个预编码”的详细描述。

如图4所示，在S402中，基于每个用户组中用户的相同频点对所述多个用户组分别构造等效信道矩阵。

更具体的，等效信道矩阵，是发送机使用的空间映射矩阵和信道矩阵的乘积，在发射端己知信道信息理想状态或通过信道估计得到信道状态信息的情况下,对信道信息矩阵H进行适当的分解,进而得到相应的发射端预编码矩阵、接收端均衡矩阵和将信道变换成若干个独立子信道的等效信道矩阵。

在S404中，基于等效信道矩阵初始化发送端预编码矩阵。TD-LTE下行传输采用了MIMO-OFDM的物理层构架，通过最多4个发射天线并行传输多个（最多4个）数据流，能够有效地提高峰值传输速率。LTE的物理层处理过程中，预编码是其核心功能模块，物理下行共享信道的几种主要传输模式都是通过预编码实现的。在MIMO系统中，当发射端不能获得任何信道状态信息（CSI，Channel State Information）时，各个并行数据流均等地分配功率与传输速率并分别采用全向发射的方式，就可以获得最优的性能。

在S406中，求解拉格朗日乘子。基本的拉格朗日乘子法(又称为拉格朗日乘数法)，就是求函数 f(x1,x2,...)在 g(x1,x2,...)=0的约束条件下的极值的方法。其主要思想是引入参数λ（即拉格朗日乘子），将约束条件函数与原函数联系到一起，使能配成与变量数量相等的等式方程，从而求出得到原函数极值的各个变量的解。

在S408中，求解所述发送端预编码矩阵。

在S410中，在发送端预编码矩阵的解满足条件时，生成所述预编码。可例如，在迭代中的差值小于阈值时，迭代结束时，生成预编码方案。

根据本申请中的方法计算一个如图5所述的卫星波束用户组，

1、比特速率400；

2、时延是20；

3、带宽小于200；

根据系统的要求，设计具体的系统参数如表所示：

经由上文中的系统计算得到的预编码方案的仿真结果和在不同遮蔽条件下的多用户信道容量如图6A，图6B所示，由图中可知，本申请中的方法在不同条件下均能够扩大用户信道容量。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤被实现为由CPU 执行的计算机程序。在该计算机程序被CPU 执行时，执行本公开提供的上述方法所限定的上述功能。所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

此外，需要注意的是，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。

图7是根据一示例性实施例示出的一种用于卫星通信的下行链路发送装置的框图。如图7所示，用于卫星通信的下行链路发送装置70包括：构建模块702，用户组模块704，分配模块706，预编码模块708，发送模块710。

构建模块702用于构建卫星通信的波束边缘用户组，所述波束边缘用户组包括多个用户；构建模块702可基于用户距离波束中心的距离构建波束边缘用户组。

用户组模块704用于将所述波束边缘用户组中的多个用户分为多个编码用户组；用户组模块704还用于提取所述波束边缘用户组中的多个用户中的第一用户和第二用户；通过所述第一用户和所述第二用户生成编码用户组；在所述波束边缘用户组中的多个用户均提取完毕时，生成所述多个编码用户组。

分配模块706用于为所述多个编码用户组中的每个编码用户组中的用户分配相同频点；分配模块706还用于为所述多个编码用户组中的每个编码用户组中的第一用户和第二用户分配相同频点。

预编码模块708用于基于每个编码用户组中用户的相同频点为用户生成多个预编码；预编码模块708还用于基于每个用户组中用户的相同频点对所述多个用户组分别构造等效信道矩阵；基于多个等效信道矩阵生成多个预编码；

发送模块710用于基于所述多个预编码进行下行链路发送。发送模块710还用于可将所述多个预编码通过卫星的下行链路信道发送至接收端。

根据本公开的用于卫星通信的下行链路发送装置，构建卫星通信的波束边缘用户组，所述波束边缘用户组包括多个用户；将所述波束边缘用户组中的多个用户分为多个编码用户组；为所述多个编码用户组中的每个编码用户组中的用户分配相同频点；基于每个编码用户组中用户的相同频点为用户生成多个预编码；基于所述多个预编码进行下行链路发送的方式，能够将卫星通信移动信道正交化，起到抑制干扰合并的作用，获取较好的信道容量性能。

图8是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。

下面参照图8来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备800。图8显示的电子设备800仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图8所示，电子设备800以通用计算设备的形式表现。电子设备800的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元810、至少一个存储单元820、连接不同系统组件（包括存储单元820和处理单元810）的总线830、显示单元840等。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元810执行，使得所述处理单元810执行本说明书中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元810可以执行如图2，图3，图4中所示的步骤。

所述存储单元820可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元（RAM）8201和/或高速缓存存储单元8202，还可以进一步包括只读存储单元（ROM）8203。

所述存储单元820还可以包括具有一组（至少一个）程序模块8205的程序/实用工具8204，这样的程序模块8205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线830可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备800也可以与一个或多个外部设备800’（例如键盘、指向设备、蓝牙设备等）通信，使得用户能与该电子设备800交互的设备通信，和/或该电子设备800能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如路由器、调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O）接口850进行。并且，电子设备800还可以通过网络适配器860与一个或者多个网络（例如局域网（LAN），广域网（WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。网络适配器860可以通过总线830与电子设备800的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备800使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，如图9所示，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行根据本公开实施方式的上述方法。

所述软件产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网（LAN）或广域网（WAN），连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该计算机可读介质实现如下功能：构建卫星通信的波束边缘用户组，所述波束边缘用户组包括多个用户；将所述波束边缘用户组中的多个用户分为多个编码用户组；为所述多个编码用户组中的每个编码用户组中的用户分配相同频点；基于每个编码用户组中用户的相同频点为用户生成多个预编码；基于所述多个预编码进行下行链路发送。

本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化唯一不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等）执行根据本公开实施例的方法。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。