[发明专利]基于归一化EM算法的MPSK系统载波相位恢复方法

说明书

一种基于归一化EM算法的MPSK系统载波相位恢复方法，包括如下步骤：提取逐个接收样本信号的瞬时相位信息；提取LDPC译码器输出的逐个符号后验均值的相位信息；将上述两类相位信息逐个对应相减，并进行模2π操作；对模2π操作的相位差序列进行平均处理，获得单次迭代的载波相偏估计值；通过多次迭代循环上述操作，直至达到算法设定的迭代次数上限，进而获得载波相偏估计值；将接收样本信号进行上述获得的载波相偏估计值的相位反转补偿，即可达成载波相位恢复的目的。本发明仅利用接收信号的相位域信息，用相位减法代替复数乘法运算，用实数累加代替复数累加，可在EM算法工作的低SNR环境下有效恢复载波相位，简化后的算法性能损失很少。

技术领域

本发明涉及通信信号处理领域，具体是一种基于归一化EM算法的MPSK系统载波相位恢复方法。

背景技术

同步过程需要估计许多参数(例如载波频率偏移，相位偏移，定时误差等)，这对于通信系统而言至关重要。关于载波相位偏移估计的传统方法，主要具有数据辅助(DA)、非数据辅助(NDA)或面向判决(DD)等三种工作模式。

尽管上述传统算法在未编码的常规通信系统中效果较好，但对于具有强大的纠错码(例如LDPC码)的现代数字通信系统而言却存在较多的缺陷。由于此类系统通常工作在低信噪比(SNR)条件下，常规估算方法如果采用数据辅助(DA)工作模式，则需要利用较多的导频数据才能达到较好的估计性能，造成频谱和功率资源浪费；如果采用非数据辅助(NDA)或面向判决(DD)工作模式，则难以达成期望的估计性能。因此，此时需要采取更有效的方法，一些研究人员通过利用编码信息中隐藏的知识来辅助提高估计性能。

在文献一(Zhang.L and Burr.A,“A novel carrier phase recovery methodfor turbo coded qpsk systems”.Proceedings of European Wireless(EM’02),Florence,Italy,Feb 2002,pp.817-821)中，作者采用来自译码过程的所谓外在信息来进行相位估计；

文献二(Lottici.V and Luise.M,“Carrier phase recovery for turbo codedlinear modulations”.Proceedings of IEEE International Conference onCommunications(ICC’02),New York,USA,Apr 2002,pp.1541-1545) 提出了一种近似的ML方法来迭代估计载波相位，这也是文献三 (Moon.T,“The expectation-maximizationalgorithm”.IEEE SIGNAL PROC MAG,no.13,1996,pp.47-60)中提出的基于EM的同步器的一种近似。

上面介绍的EM算法对于采用了LDPC等强大编码技术的通信系统而言，即使是低信噪比(SNR)环境下也可以有效工作。但是，由于大量复数乘法及累加器的使用，上述方法在具体实现时是比较复杂的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于归一化EM算法的MPSK系统载波相位恢复方法，该方法仅利用接收信号的相位域信息，用相位减法代替复数乘法运算，用实数累加代替复数累加，仿真结果表明，该简化方法可以在EM算法工作的低SNR环境下有效恢复载波相位，简化后的算法性能损失很少。

本发明采用如下技术方案实现：

一种基于归一化EM算法的MPSK系统迭代载波相位估计方法，包括如下步骤：

(1.1)提取逐个接收样本信号的瞬时相位信息；

(1.2)提取LDPC译码器输出的逐个符号后验均值的相位信息；

(1.3)将步骤(1.1)和步骤(1.2)得到两类相位信息逐个对应相减，并进行模2π操作；