[发明专利]高动态大频偏突发信号的频偏估计方法

摘要

本发明提供一种高动态大频偏突发信号的频偏估计方法，包括突发帧捕获、多普勒变化率估计与校正、基础频偏估计和多普勒频偏估计，突发信号帧由导频段和数据段组成，接收机利用导频段实现频偏估计。首先通过门限比较法实现突发帧捕获；之后对导频数据进行分段，采用DFT辅助的分层迭代方法估计多普勒变化率，并将多普勒变化率估计值用于导频段的动态补偿；然后，对动态校正后的信号进行DFT辅助的基础频偏估计；最后，结合多普勒变化率估计值和基础频偏估计值，联合估计突发信号帧中每个符号的频偏。使用频偏估计结果对数据段进行补偿，使数据段具有较小的频率变化率和剩余频偏，便于实现位同步、帧同步和载波同步。

主权项

1.一种高动态大频偏突发信号的频偏估计方法，其特征在于：突发帧捕获、多普勒变化率估计与校正、基础频偏估计和多普勒频偏联合估计；通过门限比较法实现突发帧捕获，突发信号帧由导频段和数据段组成，利用导频段实现频偏估计；对导频数据进行分段，采用DFT辅助的分层迭代方法估计多普勒变化率，并将多普勒变化率估计值用于导频段的动态校正；对动态校正后的信号进行DFT辅助的基础频偏估计；结合多普勒变化率估计值和基础频偏估计值，联合估计突发信号帧中每个符号的频偏；其中，突发帧捕获的具体步骤如下：S11、接收数据，在信号到来之前系统接收的是随机噪声，接收数据是由纯噪声数据过渡到噪声+信号混合数据再到纯信号数据；S12、过采样，根据频偏搜索范围确定信号的过采样率，对接收信号进行过采样；S13、DFT变换，按照设定的捕获DFT点数NDFT_C设置滑动窗尺寸，过采样数据送入滑动窗，对窗内数据进行DFT变换，并搜索变换后的幅度峰值；S14、将每次搜索的峰值与捕获门限Cth进行比较，当其超过Cth时，记录突发信号起始位置Pi，完成突发帧捕获，并启动后续的多普勒变化率估计与校正；多普勒变化率的估计与校正的具体步骤如下：S21、从突发信号的起始位置Pi起，截取长度为Np的样点数据，并将其等分成m段，每段的样点数目为Np/m；S22、多普勒变化率粗估计，对m段数据中的第1段数据和最后1段数据分别进行DFT变换，根据幅度峰值对应的频率值确定各自的频偏Δf_c1和Δf_cm，然后计算多普勒变化率粗估值其中，T_sample为相邻样点间的采样间隔；S23、利用多普勒变化率粗估值Rfd_c对前面截取的Np点数据进行动态预校正；S24、多普勒变化率精估计，将预校正后的N_p点数据分为n段，且n＜m，分别对第1段和第n段数据进行FFT变换，确定各自的频偏估计值Δf_f1和Δf_fn，然后计算多普勒变化率精估值S25、多普勒变化率精校正，从突发信号的起始位置Pi起算，令起始位置的样点索引k＝0，计算多普勒变化率精估值引起的第k个样点的频偏变化值，Δfcomp_f(k)＝Rfd_f×(k‑1)×Tsample，并用该频偏变化值反向校正前面经过动态预校正的Np个样点；S26、多普勒变化率计算，Rfd＝Rfd_f+Rfd_c；基础频偏估计的具体步骤如下：S41、从起始位置Pi起截取的Np个样点数据经过动态校正后，进行Np点DFT变换，寻找幅度的最大值Amax和邻近的次大值Asubmax；S42、确定最大值和次大值分别对应的频率偏移值Δfmax和Δfsubmax；S43、采用线性内插方法计算基础频偏估计值：频偏联合估计的具体步骤如下：从突发信号的起始位置Pi起算，令起始位置的样点索引k＝0，计算每个样点的频偏，Δf(k)＝Δfb‑Rfd×(k‑1)×Tsample。