[发明专利]基于导频和软信息联合辅助的SOQPSK载波同步方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及数字通信中利用导频和解调软信息来获取同步信息的方法。该载波同步方法适用于采用成形偏移正交相移键控SOQPSK短帧突发通信系统，可用于军事通信、卫星通信、遥测通信等领域。

背景技术

短帧突发通信系统广泛应用在军事通信、卫星通信和遥测通信等领域，而这些领域中的工作信道均属于功率和带宽双重受限信道，且存在大的载波偏差。成形偏移正交相移键控SOQPSK信号因具有恒定包络，功率有效性高等特点，在上述通信领域中，是最常用的调制方式之一。为保障通信质量，要求采用SOQPSK调制的短帧突发通信系统能够在大频偏环境下可靠的工作，载波同步是需要解决的关键问题。

传统的数据辅助类算法如ML，Kay，Fitz及改进Kay算法等不能兼顾工作信噪比门限和估计范围，且需要通过增加导频符号数来提高估计的精确度，从而获得较好的系统性能，但降低了系统传输的有效性，不适合短帧突发系统。近年来，研究者们发现由接收信号中提取出的发送比特序列的对数似然比，即软信息，可用来进行载波参数估计。因此，研究者们陆续提出了一些基于软信息辅助的载波同步方法，可有效地实现低信噪比下的载波同步。其总体上可分为两类，非数据辅助和数据辅助的载波同步方法。

A.Freedman，Y.Rahamim和A.Reichman在“Maximum-mean-square soft-output(M²S²O)：a method for carrier synchronisation of short burst turbo coded signals”(IEE Proc.Commun.，vol.155，no.2，pp.245-255，Apr.2006)中提出了一种非数据辅助M²S²O的载波同步算法，该算法以均方软输出函数为目标函数，并在载波频偏、相偏的二维区间内，并以该目标函数最大化为准则，联合测试频偏、测试相偏进行二维搜索估计。该方法的具体实施步骤可分为两步：第一步，将整个频偏相偏搜索区间内的值进行离散化，且满足频偏分辨率(Δf_max/I)·T＜2π/M、相位分辨率(2π/J)＜(2π/M)，其中，Δf_max、T、M分别表示最大测试频偏值，符号周期，调制信号的阶数，I、J分别表示频偏和相偏搜索区间内离散的点数。在上述载波频偏、相偏二维区间内，联合测试频偏、测试相偏使用二维穷举搜索法，搜索出均方软输出最大值所对应的频偏相偏值，可作为粗估计的频偏相偏值；第二步，在粗估计值基础上，确定合适的二维细估计搜索区间，并根据系统要求的频偏精度和相偏精度，在频偏相偏二维细估计区间内再一次使用二维穷举搜索法，搜索出均方软输出最大值所对应的频偏和相位值，即可作为细估计的频偏值和相偏值。该方法不需要训练序列，适合低信噪比、短帧、突发通信系统。优点是：估计精度高，在低信噪比(E_b/N₀≥0dB)下，可校正大的载波偏差，得到接近理想相干解调误比特性能，但是必须在载波频偏相偏的二维搜索区间内，进行二维搜索估计，计算复杂度很高，难以在实际系统中应用。