[发明专利]一种基于内点罚函数和相邻相关数据段的频偏估计方法

说明书

本发明提供了一种基于内点罚函数和相邻相关数据段的频偏估计方法，利用频偏估计的方差与信噪比和相关数据段长度的关系式，在不缩小频偏估计范围的条件下，建立最小化频偏估计精度的方差的最优化函数问题，由于是非线性优化问题，采用内点惩罚函数法，在效用函数收敛于由频偏估计范围确定的相关距离的可行域之内时，通过梯度迭代，得到一个局部最小值，就是最优的相关数据段长度。本发明能够在不影响频偏估计范围的条件下，适应一定信噪比，并且提高频偏估计的有效性和精度。

技术领域

本发明涉及移动通信、干扰抑制、数字信号处理等技术领域，尤其涉及一种宽带数字信号处理系统中的下行频偏估计方法。

背景技术

为了在宽带数字接收机系统中消除由于多普勒效应和收发端晶振不一致等因素引起的频偏，基于相邻相关数据段的频偏估计技术被提出。该技术利用相邻相关数据段的特点，使相关距离和相关数据段长度联系在一起，在对相关数据段进行相关运算，不仅仅得到含有频偏的实践积累值，还可以得到确定的频偏估计的范围，即可以估计和纠正的最大频偏值，该值又直接影响频偏估计的性能和效果。因此该技术可以有效地建立频偏与频偏范围的关系，提高频偏估计的效率和准确度。

当前的基于相邻相关数据段的频偏估计方法主要关注于固定长度的相关数据段，对于背景噪声比较恶劣的环境很难适应。有一些方案已经得到信噪比与相关数据段长度的关系，但是并没有将该结论应用于相关距离的设计之中。另外还有一些方案虽然考虑到了信噪比对频偏估计精确度的影响，但是却忽略了频偏估计范围的缩小，造成频偏估计效率的下降。对于基于相邻数据段的频偏估计方案，可将相关距离和相关数据段长度视为近似相等，并且二者同时变化，所以当其中一个确定时，另外一个也就确定了。同时，频偏估计的范围决定相关距离，相关数据段长度决定频偏估计的精度，信噪比又影响相关数据段长度，所以在不缩小频偏估计范围的条件下，设计频偏估计方案时总是希望频偏估计的精度的调高和适应信噪比的变化。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于内点罚函数和相邻相关数据段的频偏估计方法，利用频偏估计的方差与信噪比和相关数据段长度的关系式，在不缩小频偏估计范围的条件下，建立最小化频偏估计精度的方差的最优化函数问题，由于是非线性优化问题，采用内点惩罚函数法，在效用函数收敛于由频偏估计范围确定的相关距离的可行域之内时，通过梯度迭代，得到一个局部最小值，就是最优的相关数据段长度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1，利用频偏估计的方差f(K)、频偏估计的相关距离K与接收端的信噪比γ的函数关系在限制下建立效用函数G(K,r)和可行域S，其中，T_S为接收信号的采样周期，f_{Δ_max}为最大频偏；给定初始相关数据段长度K⁽⁰⁾∈S，允许误差ε＞0和δ＞0，收缩系数π∈(0,1)，r为惩罚因子，令r⁽¹⁾为初始惩罚因子；

步骤2，令K^(n-1)为所要解决问题minG(K,r^(m))的迭代算法的初始点，K^(n-1)为第n-1次迭代中的相关距离值，r^(m)为第m次惩罚运算中的惩罚因子，则开始第n次梯度迭代：

1)计算迭代变量

2)迭代和线性计算K⁽ⁿ⁾＝ηU⁽ⁿ⁾+(1-η)K^(n-1)，其中，通过线性搜索找到μ表示线性搜索的步长权重值；