[发明专利]一种非合作通信中MQAM的定时载波联合同步方法

摘要

本发明公开了一种非合作通信中MQAM的定时载波联合同步方法，首先初始化频偏估计值和定时误差，并利用Gardner算法中频偏与算法输出值之间的关系，进行定时偏移估计与载波偏移粗估计；然后利用与其相差半个码元的定时误差检测输出值的绝对值差进行锁定；最后再利用自适应门限极性判决锁相环进行细微的频偏和相偏的跟踪。本发明符号数为3.2×10⁴时，16QAM、32QAM、64QAM、128QAM和256QAM信号在本发明方法下均收敛；随着信噪比的增加，定时偏移的估计性能和载波频率偏移的估计性能越来越好；在低信噪比条件下，本发明仍具有良好的估计性能。

主权项

1.一种非合作通信中MQAM的定时载波联合同步方法，其特征在于，所述非合作通信中MQAM的定时载波联合同步方法包括以下步骤：首先初始化频偏估计值和定时误差，并利用Gardner算法中频偏与算法输出值之间的关系，进行定时偏移估计与载波偏移粗估计；初始化频偏估计值和定时误差，令频偏估计值Δf(0)＝0，定时误差τ₀(0)＝0；输入信号经过频偏补偿、匹配滤波器和插值后，定时误差检测的表达式为：其中，y_I(·)和y_Q(·)分别表示信号y(t)在I支路和Q支路上的采样值，r表示符号数；当信号存在频偏，即y(t)＝x(t)·e^j2πΔft时：u_t(r)_offset＝u_t(r)_idemtocos(πΔf·T)+u'_t(r)_idemtosin(πΔf·T)；其中u_t(r)_idemto表示对x(t)直接进行采样得到的Gardner算法表达式，u_t(r)_offset表示对y(t)进行采样得到的Gardner算法表达式，u'_t(r)_idemto表达式为：对Gardner算法表达式取期望，即U_t(r)＝E[u_t(r)]，则：U_t(r)_offset＝U_t(r)_idemtocos(πΔf·T)其中，U_t(r)_offset表示加入频偏后的误差均值，U_t(r)_idemto表示无频偏情况下的误差均值；基于过频率零点转换特性，将求最大值问题转为求零点问题，并且可与定时同步一起进行；若将Δf也作为变量，则可将U_t(r)_idemto表示为U_t(r,0)，将U_t(r)_offset表示为U_t(r,Δf)；当Δf＝0时，当Δf＞0时，当Δf＜0时，迭代调整频偏大小，其估计范围可达超过了一个符号率，即涵盖了抽取信号的最大频偏；然后利用与其相差半个码元的定时误差检测输出值的绝对值差进行锁定；锁定diff(r+1/4)计算式为：diff(r+1/4)＝E[|u_t(r+1/4)|‑|w_t(r+1/4)|]＝E[|u_t(r+1/4)|‑|u_t(r+3/4)|]其中y_I(·)和y_Q(·)分别表示信号y(t)在I支路和Q支路上的采样值，r表示符号数，diff(r)＝E[|u_t(r)|‑|w_t(r)|]；当Δτ＝0时，diff(r+1/4)＝0；当Δτ＞0时，diff(r+1/4)＜0；当Δτ＜0时，diff(r+1/4)＞0，这样可以迭代计算出τ₀值；最后再利用自适应门限极性判决锁相环进行细微的频偏和相偏的跟踪；自适应门限极性判决锁相环中鉴相器的输出e(n)＝sinθ(n)，θ(n)为n时刻接收信号与其所在象限对角线之间的夹角，该夹角的变化范围为鉴相器的输出e(n)为：其中，θ(n)为n时刻接收信号与其所在象限对角线之间的夹角，该夹角的变化范围为Im(·)表示取虚运算，sgn(·)表示符号函数。