[发明专利]基于FLF算法的低信噪比突发信号载波同步方法及系统

说明书

本发明提出一种基于FLF算法的低信噪比突发信号载波同步方法及系统，包括改进的基于FFT的频偏粗同步模块、基于LR的频偏精同步模块以及改进的FFML载波相偏同步模块。所述频偏粗同步模块使用改进的基于FFT的频偏估计算法做频偏粗估计，把频偏值送到压控振荡器，实现频偏粗恢复，把频偏降至精同步算法捕获范围；所述频偏精同步模块使用LR算法做频偏精估计，进一步恢复载波频偏；所述载波相偏同步使用改进的FFML算法做相位同步完成整个载波同步过程。

技术领域

本发明涉及一种卫星通信中低信噪比突发信号的载波同步技术，保证突发接收机能够在卫星信道的低信噪比和大频偏条件下做好载波同步。

背景技术

卫星技术和通信业务的发展使得卫星通信技术获得了很大的进步，卫星通信标准不断地与时俱进。DVB_S2作为卫星通信的第二代标准，是目前世界上大多数卫星通信系统所采用的标准。DVB_S2具有以下特点：1)在原有QPSK调制的基础上，添加了8PSK、16APSK、32APSK调制技术。2)升余弦滚降系数由0.35，0.25，0.2三个可选参数。3)采用BCH和LDPC码级联。4)传输过程采用可变码长编码和调制方式。5)物理层帧结构由帧头段(PLHEADER)、负载段、导频段(pilot)、填充段(padding)等构成，其中帧头段长度为90个符号，由SOF和PLSCODE构成，SOF长度为26个符号，PLSCODE长度为7个符号，经过RM编码后为64个符号；负载段承载16200bit数据；导频段的插入周期是16个时隙，每个导频块由36个符号构成；填充段为物理层补充字段，用于帧长对齐，其中导频个数为n、最后一段负载段的时隙数s及填充段的符号数y由调制方式、帧长等参数决定。物理层帧结构的结构图如图1所示。DVB_S2相比于DVB_S标准其在传输效率、传输容量、可扩展性等方面的性能指标显著提高。DVB_S2采用多频时分多址(MF-TDMA)的接入体制已经是主流趋势，是目前卫星通信的研究热点。MF-TDMA的多址接入技术的接入方式由两个变量确定，分别是用户的载波频率和发送时隙，它是结合时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)的混合多址技术，由主控制站为每个用户分配突发计划。突发信号的最大特点是通信的发起时间不定，甚至会存在信号功率及通信时长随机变化的可能，而突发接收机的主要任务就是在规定的时间内检测到信号并给出相关参数估计值，尤其是对于高速运动载体间的通信，存在由载体高速运动产生的多普勒效应，给突发信号检测及参数估计带来了挑战，因此在低信噪比应用场合这一问题显得更为尖锐。如何保证接收机能够在卫星信道的低信噪比和大频偏条件下做好载波同步是本算法所要解决的问题。

发明内容

发明目的：提出一种基于FLF(FFT-LR-FFML)算法的低信噪比突发信号载波同步方法，以解决接收机在卫星信道的低信噪比和大频偏条件下的载波同步问题。

技术方案：一种基于FLF(FFT-LR-FFML)算法的低信噪比突发信号载波同步方法，包括改进的基于FFT的频偏粗同步、基于LR的频偏精同步与改进的FFML载波相偏同步；

频偏粗同步利用改进的基于FFT的频偏估计算法做频偏粗估计，把频偏值送到压控振荡器，实现频偏粗恢复，把频偏降至精同步算法捕获范围；

频偏精同步使用LR算法做频偏精估计，进一步恢复载波频偏；

载波相偏同步使用改进的FFML算法做相位同步完成整个载波同步过程。

所述频偏粗同步模块的主要任务是将接收信号的初始大频偏降至下一模块的可捕获范围内。本算法采用易于FPGA实现的基于FFT的频偏估计，在低信噪比条件下为提高算法抗噪性能及估计精度，本算法在对接收的信号做去调制处理后，增加一步降噪处理，然后对降噪后的信号做FFT运算，进行粗频偏估计。具体实现步骤如下所示：

步骤1、发送端数据采用M-PSK调制方式、通过包含频偏相偏的AWGN信道、经正交下变频、匹配滤波和理想采用后，其接收信号可表示为：