[发明专利]一种基于相位增量的载波频偏估计方法

摘要

本发明公开了一种基于相位增量的载波频偏估计方法，属于无线通信技术领域。本发明分为两步：第一步，通过设置有效延迟长度可得到能够估计较大载波频偏的自相关算法，再利用复信号指数化近似的原理可获得简化的L&R算法；第二步，借鉴自相关估计思想可设计出一种具有高精度的简化互相关算法。本发明可利用有限的导频开销估计出接近于50％符号速率的大频偏，且具有较低的复杂度和良好的解调性能，可用于包括航天测控、深空通信和卫星通信的导频受限短突发通信。

主权项

1.一种基于相位增量的载波频偏估计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设定数据帧的格式，所述数据帧包括m‑1个数据块和一个位于数据块之后的导频块，所述导频块的长度为L，每个数据块的长度为Mi，其中索引i从1到m‑1，所述导频块用于存储导频信息；(2)对数据帧进行加调得到调制信号s(k)；(3)将调制信号s(k)通过空间信道传到接收端，在接收端得到导频信号rp(k)；(4)在采样时刻k对导频信号rp(k)进行采样，并利用已知的导频信息对导频信号rp(k)进行预处理，得到导频信号中第q个导频块的去调制信号zq1(k)；(5)利用去调制信号zq1(k)及其延迟长度为l的延迟信号zq1(k+1)，通过自相关运算，得到自相关值R(l)：其中，zq1(k)*为去调制信号zq1(k)的共轭；(6)利用自相关值R(l），通过自相关频偏估计，得到第一个频偏估计值(7)利用第一个频偏估计值通过补偿去调制信号z_q1(k)，得到校正的去调制信号z_q2(k)：其中，exp表示自然数e的指数，j为虚数单位，Ts为信道速率的符号周期，k为采样时刻；(8)利用校正的去调制信号zq2(k)，通过复信号指数化近似操作，得到简化的去调制信号zq3(k)：zq3(k)＝|zq2(k)|exp(‑jarg{zq2(k)})≈exp(‑jarg{zq2(k)})，其中，arg{}为求辐角运算；(9)根据去调制信号zq3(k)和可变延迟长度为α的延迟信号zq3(k+α)以及平滑噪声系数N，得到平滑自相关值R；(10)利用平滑自相关值R，通过自相关频偏估计，得到第二个频偏估计值(11)利用第一个频偏估计值和第二个频偏估计值通过补偿去调制信号z_q1(k)，得到校正的去调制信号z_q4(k)：(12)利用校正的去调制信号zq4(k)及其可变导频间隔为Di的延迟信号zq4(k+Di)，通过互相关运算，得到互相关值R1(Di)：其中，z_q4(k)^*为去调制信号z_q4(k)的共轭，可变导频间隔索引i＝1,2,...,m‑1；(13)利用互相关值R₁(D_i)，通过互相关频偏估计，得到第三个频偏估计值(14)对得到的第一个频偏估计值第二个频偏估计值和第三个频偏估计值进行求和，得到最终的频偏估计值