[发明专利]卫星移动通信系统中对频率斜升和频偏估计的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种卫星移动通信系统中对频率斜升和频偏进行估计的方法和装置。

背景技术

在卫星移动通信系统中，收发双方的载波同步问题极大地影响了系统的性能。由于卫星或基站与接收机的相对运动，存在多普勒频率斜升(本文简称为频率斜升)、多普勒频偏(本文简称频偏)等。能否快速正确地估计和补偿频率斜升、频偏是正确接收数据的前提，也是卫星移动通信系统中必不可少的一个环节。导频符号辅助调制技术通过在发送信息中加入一定数量的已知符号(即导频符号)，为通信系统接收机的同步、信道估计等提供帮助，可以改善低信噪比下的接收机性能。

信道模型为加性高斯白噪声(AWGN)信道，调制方式为相移键控(PSK)，进行归一化采样后，复接收信号y_k为

yk=xkej(πaDk2+2πfDk+θ0)+nk]]>

其中e为自然对数的底，j为虚数单位k为符号下标，-N/2＜k≤N/2，x_k为发射信号的第k个符号，N为发射信号的总符号数，a_D为归一化频率斜升值，f_D为归一化多普勒频偏值，θ₀为均匀分布于(-π，π)之间的载波初相位，n_k为独立同分布的零均值加性复高斯随机变量。

现有技术中，针对频率斜升进行估计的方法，有的使用了快速傅立叶变换(FFT)，有的使用了频偏差分算法。前者的计算复杂度较高，后者的精度较低。

发明内容

鉴于现有的频率斜升估计方法无法同时满足计算复杂度低、精度高的缺陷，本发明提供了一种对频率斜升、频偏联合估计的方法和装置，不仅计算复杂度较低，而且精度较高。仿真测试表明，本发明的信噪比门限低，而且对频率斜升、频偏的估计接近理论界——克拉美劳下界(CRLB)。

本发明的技术方案如下：

一种卫星移动通信系统中对频率斜升和频偏估计的方法，包括如下步骤：

1)根据实际通信系统的参数，求出归一化频率斜升值a_D的范围，并计算出频率斜升值的试探间隔Δa_D；

2)以间隔Δa_D对a_D进行多次试探，在每个试探的a_D值下，纠正a_D带来的影响，接着利用频偏估计方法，每次试探得到一个或多个(a_D，f_D)数对，当所有的试探结束后，全部(a_D，f_D)数对就组成了一个集合；

3)将第2)步的集合中所有的(a_D，f_D)数对代入似然函数G(a_D，f_D)，找到使该似然函数取极大值时的那一组(a_D，f_D)，作为频率斜升、频偏的估计值。

步骤1)中所述实际通信系统的参数为：实际通信系统的频率斜升值a、载波符号速率f_s、发射信号的总符号数N。

优选的，步骤1)中所述频率斜升值的试探间隔Δa_D的取值如下：