[发明专利]一种QAM通信系统中的频偏估计方法

权利要求书

1.一种QAM通信系统中频偏估计方法，其特征是：

首先进行帧头检测，所述帧头采用的是由4个11位长巴克码，两个7位长巴克码和两个3位长巴克码按照(1 1 1-1-1-1 1-1-1 1-1)，(1 1 1-1-1-1 1-1-1 1-1)，(1 1 1-1-1 1-1)，(1 1-1)，(1 1 1-1-1-1 1-1-1 1-1)，(1 1 1-1-1-1 1-1-1 1-1)，(1 1 1-1-1 1-1)，(1 1-1)进行级联，组成64位帧头，其中前32位和后32位的各个位数值相同；检测到帧头后同步进行初步估计频偏和详细估计频偏；

所述初步估计频偏的方法是：假设原始帧头巴克码为x₁，x₂，...，x₃₂，x₁，x₂，...，x₃₂，假设系统的频偏为Δf、系统的相偏为系统的符号率为Fd，在经过了频偏和相偏后，在时刻t，假设此时帧头巴克码为x′₁，x′₂，...，x′₃₂，x″₁，x″₂，...，x″₃₂，将t时刻的帧头巴克码的第i位的值和帧头巴克码的第i+32位的值进行共轭相乘，相乘结果如式(1)：

x′_i×(x′_i+32)^*＝x′_i×(x″_i)^*＝(x_i×x_i)e^{-j2πΔf×32/Fd}  1≤i≤32   (1)

令J=Σi=132xi′×(xi+32′)*=e-j2πΔf×32/FdΣi=132xi2,---(2)]]>

令r为周期倍数，

则arg[J*]×12π=Δf×32/Fd-r---(3)]]>

令Δf1′=arg[J*]×12π=Δf×32/Fd-r---(4)]]>

由式(2)可知相角的范围为(-π，π)，则则初步估计频偏Δf的范围为

所述详细估计频偏的方法是：将所述t时刻的帧头巴克码的第i位和帧头巴克码的第i+1位的值进行共轭相乘，相乘结果如式(5)：

x′_i×(x′_i+1)^*＝(x_i×x_i+1)e^-j2πΔf/Fd(1≤i≤63)            (5)

令K_i＝x′_i×(x′_i+1)^*＝(x_i×x_i+1)e^-j2πΔf/Fd                (6)

则arg[Ki*]=2πΔfFd---(7)]]>

由式(7)得：相角的值有超过的部分，则对式(7)按如下方法进行归一化：

当arg[Ki*]>π/2]]>时，arg[Ki*]=arg[Ki*]-π;]]>

当arg[Ki*]<-π/2]]>时，arg[Ki*]=arg[Ki*]+π;]]>

设由所述t时刻的帧头巴克码的第i位和帧头巴克码的第i+1位的值进行共轭相乘所得到的频偏为Δf_i，则由64个帧头巴克码的值求得63个频偏，设Δf₂为所述63个频偏的平均值，则Δf2=163×Σi=163Δfi;]]>由2πΔfFd∈(-π,π)]]>得：2πΔf2Fd∈(-π,π),]]>进而得到Δf₂的频偏范围为(-Fd/2，Fd/2)，在完成初步估计频偏和详细估计频偏后进行精确估计频偏；

所述精确估计频偏的方法是：将式(4)中的Δf用Δf′₁表示，其结果如式(8)：

Δf＝(Δf′₁+r)/(32/Fd)                (8)

由式(8)得到式(9)：

r＝Δf×(32/Fd)-Δf′₁                 (9)

令Δf₁是真实的频偏值，则由式(8)得到式(10)：

Δf₁＝(Δf′₁+r)/(32/Fd)              (10)

所述Δf₁与所述Δf₂的值近似相等，误差范围在(-Fd/64，Fd/64)，令Δf₂≈Δf₁，

由式(9)得到式(11)：

r＝Δf₂×(32/Fd)-Δf′₁               (11)

所述r，如果|r|-floor|r|＜0.5，则r＝floor|r|，否则r＝ceil|r|；所述floor|r|表示对|r|向负无穷方向取整，所述ceil|r|表示对|r|向正无穷方向取整，所述Δf₂，如果Δf₂＜0，r＝-r；求出所述r的值后带入式(10)计算出真实偏差值Δf₁，完成QAM通信系统中频偏估计。

2.根据权利要求1所述的QAM通信系统中频偏估计方法，其特征是所述步骤a中帧头检测的方法是：

将所述t时刻的帧头巴克码相邻两位共轭相乘，得到式(12)：

所述t时刻的64位帧头巴克码相邻两位共轭相乘的结果得到63个y′_i值，将所述已知的帧头巴克码相邻两位相乘得到y_i，64位已知的帧头巴克码相邻两位相乘的结果得到63个y_i值，将所述y_i的符号同所述y′_i的符号做自相关运算，令y″_i为所述y_i的符号，当y′_i的实部大于0时，y″_i＝1，当y′_i的实部小于等于0时，y″_i＝-1；将y″_i和y_i进行相关运算，得到式(13)：

R=Σi=163yi×yi′′---(13)]]>

如果R大于设定的阈值，则判定t时刻所对应的64个数据为帧头巴克码，帧头检测完成。