[发明专利]一种结合频域和时域估计的载波同步方法

说明书

本发明属于无线通信系统中的载波同步技术领域，公开了一种结合频域和时域估计的载波同步方法，采用专门设计的双对称导频格式，能通过改变双对称导频参数自动调整载波频偏估计范围和精度，有效实现载波快速捕获和频偏纠正；采用基于FFT技术改进的旋转重叠算法在频域进行粗估计，能有效解决低轨卫星在低信噪比条件下估计误差大、多普勒频偏估计范围大的问题；采用本地导频与接收信号进行滑动互相关，进而求两个相关峰的相位差，解决了载波同步中估计范围大和估计精度高无法兼得的问题。本发明具有载波频偏估计范围大、估计精度高，与传统方法相比能够更好适应低信噪比环境等优点，可用在包括但不限于卫星通信技术领域。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种载波同步方法，可用在包括但不限于卫星通信技术领域。

背景技术

在无线通信系统中，载波同步方法主要有开环和闭环结构两种结构。闭环结构也叫反馈结构(Feed-back)，该方法通过反馈环路对接收信号进行估计和校正，对于变化较慢的参数具有自动跟踪能力。但是这种方式入锁时间长，容易出现“挂起”现象，因此一般仅用于模拟电路中。开环方式也成为前馈结构(Feed-forward)，该方法是从接收的信号中直接估计载波参数，消除频偏对接收信号的影响进而实现同步。该方法适合数字实现，能够实现快速载波同步，更适合突发通信系统。本发明主要涉及前馈结构的载波同步算法。

Umberto Mengali andM.Morelli等人在IEEE Transactions on Communications上发表的论文“Data-AidedFrequency Estimation forBurst Digital Transmission”提出了一种基于数据辅助的载波同步算法，但是频偏估计范围在[-0.2Ts，0.2Ts]，T_s表示导频符号速率，估计范围较小，且信噪比门限较高。Luise和Reggiannini等人在IEEETransactions on Communications上发表的论文“Carrier Frequency Recovery inAll-Digital Modems forBurst-Mode Transmissions”提出了一种可以利用数据符号或导频都可以进行载波频偏估计的方法，但是其估计范围和估计精度难以兼得。

中国人民解放军理工大学申请的专利“基于快速傅里叶变换的MPSK调制下开环载波同步算法”(申请号：201410076741.8)，利用FFT技术进行两步载波估计，虽然估计精度较高，但是无法在较低信噪比环境下工作。

综上所述，现有技术存在的问题是：常用的载波同步算法无法兼顾估计大多普勒频偏和高估计精度的双重要求，且对于低轨卫星通信系统而言，工作信噪比较低，无法在低信噪比环境下有良好的估计性能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种结合频域和时域估计的载波同步方法。本发明采用专门设计的双对称导频格式，能有效实现载波快速捕获和频偏纠正；采用基于FFT技术改进的旋转重叠算法在频域进行粗估计，能有效解决通信系统在低信噪比条件下估计误差大、多普勒频偏估计范围大的问题；采用本地导频与接收信号进行滑动互相关，进而求两个相关峰的相位差，解决了载波同步中估计范围大和估计精度高无法兼得的问题。本发明具有载波频偏估计范围大、估计精度高，在一定信噪比门限下，估计误差不受低信噪比影响等优点。

本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种结合频域和时域估计的载波同步方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，设计双对称导频格式，确定相关参数；

步骤二，对接收信号进行数字分路，获得复信号经频分分路和匹配滤波后的第k路信号；

步骤三，对接收信号的前后导频采用基于FFT技术改进的旋转重叠算法在频域进行粗估计；

步骤四，用估计的频偏对信号进行频偏补偿校正；