[发明专利]一种QAM通信系统中的频偏估计方法

摘要

本发明公开了一种QAM通信系统中的频偏估计方法，其特征是利用相关检测进行帧同步并提取帧头符号；利用间隔距离为32的帧头符号两两共轭相乘做粗频偏估计；利用相邻帧头符号两两共轭相乘做细频偏估计；结合粗频偏估计结果和细频偏估计结果得到精确频偏估计。本发明有效提高了QAM通信系统中在高阶QAM调制、低信噪比情况下频偏估计精度，扩大了频偏估计范围。

主权项

1.一种QAM通信系统中频偏估计方法，其特征是：首先进行帧头检测，所述帧头采用的是由4个11位长巴克码，两个7位长巴克码和两个3位长巴克码按照(1 1 1-1-1-1 1-1-1 1-1)，(1 1 1-1-1-1 1-1-1 1-1)，(1 1 1-1-1 1-1)，(1 1-1)，(1 1 1-1-1-1 1-1-1 1-1)，(1 1 1-1-1-1 1-1-1 1-1)，(1 1 1-1-1 1-1)，(1 1-1)进行级联，组成64位帧头，其中前32位和后32位的各个位数值相同；检测到帧头后同步进行初步估计频偏和详细估计频偏；所述初步估计频偏的方法是：假设原始帧头巴克码为x₁，x₂，...，x₃₂，x₁，x₂，...，x₃₂，假设系统的频偏为Δf、系统的相偏为系统的符号率为Fd，在经过了频偏和相偏后，在时刻t，假设此时帧头巴克码为x′₁，x′₂，...，x′₃₂，x″₁，x″₂，...，x″₃₂，将t时刻的帧头巴克码的第i位的值和帧头巴克码的第i+32位的值进行共轭相乘，相乘结果如式(1)：x′_i×(x′_i+32)^*＝x′_i×(x″_i)^*＝(x_i×x_i)e^{-j2πΔf×32/Fd}  1≤i≤32   (1)令J=Σi=132xi′×(xi+32′)*=e-j2πΔf×32/FdΣi=132xi2,---(2)]]>令r为周期倍数，则arg[J*]×12π=Δf×32/Fd-r---(3)]]>令Δf1′=arg[J*]×12π=Δf×32/Fd-r---(4)]]>由式(2)可知相角的范围为(-π，π)，则则初步估计频偏Δf的范围为所述详细估计频偏的方法是：将所述t时刻的帧头巴克码的第i位和帧头巴克码的第i+1位的值进行共轭相乘，相乘结果如式(5)：x′_i×(x′_i+1)^*＝(x_i×x_i+1)e^-j2πΔf/Fd(1≤i≤63)            (5)令K_i＝x′_i×(x′_i+1)^*＝(x_i×x_i+1)e^-j2πΔf/Fd                (6)则arg[Ki*]=2πΔfFd---(7)]]>由式(7)得：相角的值有超过的部分，则对式(7)按如下方法进行归一化：当arg[Ki*]>π/2]]>时，arg[Ki*]=arg[Ki*]-π;]]>当arg[Ki*]<-π/2]]>时，arg[Ki*]=arg[Ki*]+π;]]>设由所述t时刻的帧头巴克码的第i位和帧头巴克码的第i+1位的值进行共轭相乘所得到的频偏为Δf_i，则由64个帧头巴克码的值求得63个频偏，设Δf₂为所述63个频偏的平均值，则Δf2=163×Σi=163Δfi;]]>由2πΔfFd∈(-π,π)]]>得：2πΔf2Fd∈(-π,π),]]>进而得到Δf₂的频偏范围为(-Fd/2，Fd/2)，在完成初步估计频偏和详细估计频偏后进行精确估计频偏；所述精确估计频偏的方法是：将式(4)中的Δf用Δf′₁表示，其结果如式(8)：Δf＝(Δf′₁+r)/(32/Fd)                (8)由式(8)得到式(9)：r＝Δf×(32/Fd)-Δf′₁                 (9)令Δf₁是真实的频偏值，则由式(8)得到式(10)：Δf₁＝(Δf′₁+r)/(32/Fd)              (10)所述Δf₁与所述Δf₂的值近似相等，误差范围在(-Fd/64，Fd/64)，令Δf₂≈Δf₁，由式(9)得到式(11)：r＝Δf₂×(32/Fd)-Δf′₁               (11)所述r，如果|r|-floor|r|＜0.5，则r＝floor|r|，否则r＝ceil|r|；所述floor|r|表示对|r|向负无穷方向取整，所述ceil|r|表示对|r|向正无穷方向取整，所述Δf₂，如果Δf₂＜0，r＝-r；求出所述r的值后带入式(10)计算出真实偏差值Δf₁，完成QAM通信系统中频偏估计。