[发明专利]基于旋转平均周期图和解调软信息的载波同步方法

摘要

本发明公开了一种基于旋转平均周期图和解调软信息的载波同步方法，主要解决现有技术载波粗估计精度低，导频开销大及载波细同步搜索运算量大的问题。其实现步骤是：对数字采样后的基带复信号进行解复用，得到接收的导频信号；利用导频信号，采用载波粗同步方法得到载波频偏和相偏的粗估计值；利用载波粗估计值对接收信号进行校正；利用校正后的信号，分别进行频偏和相偏的一维分步搜索，得到精确的频偏相偏值，实现载波细同步。本发明中的载波粗同步，不仅提高了频谱分辨率，而且能以小开销的导频，获得更高的估计精度；本发明中的载波细同步，有效的降低了搜索点数，提高了搜索效率，降低了运算量，可用于卫星和高速移动中的短帧突发通信。

主权项

1.一种基于旋转平均周期图和解调软信息的载波同步方法，包括如下步骤：（1）获取导频信号步骤：（1a）在发送端，将一段导频序列通过复用模块，前置于信息比特序列d_k，组成一个数据帧，对该数据帧进行调制，得到发送的基带复信号s_k，再经过上变频后得到发送的射频信号；（1b）在接收端，将接收到的射频信号经过滤波、下变频、数字采样后，得到基带复信号y_k；（1c）将数字采样后基带复信号y_k通过解复用模块，得到接收的导频信号p_k；（2）载波粗同步步骤：（2a）将导频信号p_k与本地存贮的导频信号h_k作共轭相乘，得到去调制信息后的序列Z＝{z_k}：zk=pk·hk*,k=0,1,2,···,M-1,]]>其中，M为导频符号数，表示取h_k的共轭；（2b）将去调制后的信号Z＝{z_k}作L次频偏旋转，得到频偏旋转后的信号：Z_l＝Ze^-j2πfl，其中表示第l次对应的旋转频偏，T是符号周期,Q为FFT变换点数,l＝0,1,...,L-1；（2c）将L次频偏旋转后的信号Z_l分别做周期图，得到L×Q维信号矩阵C_k,l(f_l)：C_k,l(f_l)＝FFT(Z_l,Q)，再对L个周期图进行平均得到其中，l＝0,1,...,L-1,k＝0,1,...,Q-1；（2d）根据信号矩阵C_k,l(f_l)和周期图平均信号计算出频偏粗估计值和相偏粗估计值Δf~RPA=kmTQ+lmLTQ,]]>φ~RPA=angle{Σk=0M-1zke-j2πkΔf~RPAT},]]>其中，km=arg maxk{C~k},]]>lm=arg maxl{Ck(f1)}|k=km;]]>(3)校正步骤：利用相偏粗估计值通过复相位旋转方法对接收信号y_k进行校正，得到相位粗估计值校正信号y'_k(Δf)；(4)载波细同步步骤：（4a）确定载波频偏、载波相偏细估计区间：（4a1）根据工作最低信噪比和导频序列长度，由载波参数估计的克拉美罗界公式，计算剩余频偏均方根误差δ_fre、剩余相偏均方根误差δ_pha；（4a2）由频偏粗估计值和粗估计后的剩余频偏均方根误差δ_fre确定一维频偏细估计区间：其中，Δf_area＝3δ_fre为区间长度；（4a3）由相偏粗估计值和粗估计后的剩余相偏均方根误差δ_pha确定一维相偏细估计区间：其中，Δφ_area＝3δ_pha为区间长度；（4b）将通信系统应用要求的频偏估计精度作为频偏细估计步长Δf_step；将通信系统应用要求的相偏估计精度作为相偏细估计步长φ_step；（4c）在一维频偏细估计区间内，对载波频偏分三步进行估计，得到精确估计频偏值（4d）利用精确估计频偏值通过复相位旋转法对接收信号y_k进行校正，得到精确频偏校正信号y'_k(φ)；（4e）根据频偏校正后信号y'_k(φ)，在一维相偏细估计区间内，对载波相偏分两步进行估计，得到精确估计相偏值（4f）利用精确估计相偏值通过复相位旋转法，对频偏校正后信号y'_k(φ)再进行校正，得到精确校正后的信号y''_k。