[发明专利]一种频相解耦合的载波恢复方法

说明书

本发明公开了一种频相解耦合的载波恢复方法，属于无线通信技术领域，解决传统的载波频相估计因较大载波频偏而导致后续相偏估计失效的问题，其技术要点是：1.在接收端，任取一段导频信号进行去调制操作，得到去调制信号；2.对去调制信号及其采样时刻间隔为β的延迟信号进行相关运算，利用该相关运算的结果得到频偏估计值；3.对取β为导频长度一半的相关运算结果的共轭形式与去调制信号联合作最大似然相偏估计，得到相偏估计值。本发明提高了相偏估计的抗频偏能力和降低了相偏估计的复杂度，避免人为地设置接收端采样零时刻位置，提高了在实际应用中的可行性，可用于包括卫星通信、航天测控等空间通信。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种频相解耦合的载波恢复方法，可用于包括近地卫星通信、航天测控等空间通信。

背景技术

在空间通信中，由于收发端存在相对高速的移动，从而产生较大的多普勒扩展，这也是载波频偏的主要来源。另外，这种通信领域的频谱资源非常宝贵以致于可利用的导频资源非常有限。因此，传统的载波同步模式会面临很大的挑战，从而严重影响系统相干解调的性能。对于这种载波同步模式，其过程是先进行频偏估计再进行相偏估计。由于经频偏补偿后所残留频偏会变成一种随采样时刻变化的相位，频偏估计会直接影响到相偏估计的性能。

在过去的几十年里，相关研究层出不穷。Barbieri和Colavolpe在“On pilot-symbol-asisted carrier synchronization for DVB-S2systems”(IEEE Transactionson Broadcasting，2007，53(3)：685-692)一文中提出了一种基于相关运算的低复杂度细频偏估计算法，该算法所使用的导频符号是由第二代数字广播卫星(DVB-S2)的帧方案中选择的；Li和Kim在“Data-aided synchronization for MF-TDMA multi-carrierdemultiplexer/demodulator(MCDD)”(IEEE Transactions 0n Broadcasting，2007，55(3)：623-632)一文中推导出了一种适用于卫星通信的联合恢复载波频偏和相偏的同步方法，其中频偏估计采用了自相关算法，相偏估计利用了简单的逻辑符号判决方法；Yu etal.在“A phase increment-based frequency estimator for general PSAM in burstcommunications”(IEEE 83rd Vehicle Technology Conference，Nanjing，2016：1-5)一文中设计了一种基于两步相位增量的频偏估计器，它利用了多个不相交的导频块以获得较好的估计性能。然而，上述这些研究利用的都是串行处理方式，并没有考虑到频偏估计对相偏估计性能的影响，这样就势必要求发送端提供较大的导频开销。然而在空间通信中，有限的导频资源容易导致频偏估计失准而严重影响后续的相偏估计性能。Rice在“Carrier-phaseand frequency-estimation bounds for transmissions with embedded referencesymbols”(IEEE Transactions on Communications，2006，54(2)：221-225)一文中考虑了当数据帧格式的长度设为奇数时，人为地将接收端采样零时刻设置在该帧格式正中间的情况，发现了传统载波同步模式的克拉美罗界可以实现解耦合，但其相偏估计复杂度较高，且在实际应用中，人为地设置接收端的采样零时刻位置缺乏可行性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种频相解耦合的载波恢复方法，以减小传统的载波同步模式中频偏估计对相偏估计的影响，降低相偏估计的复杂度，同时避免人为地设置接收端采样零时刻位置，提高在实际应用中的可行性，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：