[发明专利]一种检测相位调制信号载波频偏的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种检测相位调制信号载波频偏的方法及系统。

背景技术

在无线电通信、导航以及雷达信号处理中，由于多普勒效应、通信双方的发射机与接收机不同源等原因，接收方实际接收到的来自发方的通信信号载波频率，与接收方本地产生的载波频率之间通常存在偏差，称之为载波频偏。由于存在载波频偏，致使接收端无法建立相干解调，因此对载波频偏进行估计就显得至关重要。尤其是在突发通信中，为了提高帧效率，需要尽可能压缩导频信号的长度，因此往往需要在极短的时间内完成载波频偏估计。此外，在远距离(比如卫星通信、深空通信)、遮蔽、室内以及干扰条件下，接收到的信号极其微弱。随着高效编码技术的发展，信号的解调门限已越来越低，精确的载波同步技术已成为实现相干解调的一个瓶颈。

因此，研究低信噪比(Signal Noise Ratio，SNR)条件下，突发信号载波频偏的检测方法就具有非常重要的现实意义。这种载波频偏检测需要在短时间内、低信噪比条件下完成，并且对检测的频率分辨精度、频偏变化范围等指标都有较高要求时，就需要提供具有针对性的通信信号载波频偏检测方法。

相关技术领域的专利文献有：申请号为“201010188604.5”的发明专利申请“一种测量和补偿卫星通信链路载波频偏的方法”，该文献中测量载波频偏的方法中包括将“接收到的载波信号中的I、Q两路基带信号进行匹配滤波和去调制处理；将去调制处理后的基带信号分别与不同频率的正交载波信号分别进行相关运算”，然后找出“相关运算结果中相关度的极大值点，并对所述极大值点附近的频率进行细分，以细分后的频率重新构建不同频率的正交载波并进行相关运算”，“重复上述相关运算，直到找到相关度的最大值点，所述最大值点对应的频率作为载波频偏的大小”。可以看出，该文献中相关运算的对象是“去调制处理后的基带信号”和“不同频率的正交载波信号”，然后通过不断细分频率来“构建不同频率的正交载波并进行相关运算”，直到找到“相关度的最大值点”对应的频率即为载波频偏。这种方法要通过多次重复细分频率来找到载波频偏，花费时间较多，难以满足对同步时间限制较为严格的应用场合。

申请号为201210303934.3的发明专利申请“一种频偏估计实现方法”，公开了对“输入的两路调制信号分别进行过采样获得两路过采样后的调制信号”，“将两路过采样后的调制信号组成复数序列，对该复数序列进行平方运算或四次方运算”，然后“进行复数FFT运算；获得复数FFT运算结果；对复数FFT运算结果进行实、虚部平方和运算；在实、虚部平方和运算的结果中搜索最大值，并确定最大值所在位置；根据最大值所在位置进行频率映射，输出所估计的频偏值”。可以看出，该文献中的对采样后的调制信号进行了平方运算或四次方运算，再通过复数FFT运算，对运算结果取实、虚部平方和，然后在实、虚部平方和运算的结果中搜索最大值，并进行频偏估计。这种方法是在FFT运算结果中找最大值来确定频偏，对频偏的估计精度受到符号速率和FFT运算点数的限制，即在符号速率和FFT运算点数确定的情况下，频偏的估计精度难以提高。

为此，需要提供一种载波频偏检测方法及系统，特别是针对相位调制信号，能够在较短的时间内完成频偏检测，检测的频偏值要有较高频率分辨精度，并且这种检测能够适应较低的信噪比条件。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是针对短时突发的相位调制信号，提供一种适应低信噪比条件，并具有较高频率分辨率精度的载波频偏检测方法及系统。