[发明专利]基于最大似然的短波通信频偏估计方法

说明书

本发明公开了一种基于最大似然的短波通信频偏估计方法，该方法的具体步骤为：发射端发射用户待传输数据，用户待传输数据与其前端的同步序列形成数据帧结构；数据帧结构通过数字上变频处理，得到发射数据序列；发射数据序列经过短波信道传输和同步采样，在接收端获得接收数据序列；采用最大似然准则对接收数据序列进行频偏估计，得到接收数据序列的频偏估计值。本发明解决了由误差较大而造成信号相位的旋转、产生不可纠错误、系统性能急剧恶化等问题；提高估计精度的同时不需要进行信道估计，大大降低了计算复杂度；同时，避免了对接收机晶振频率的频繁改变，无需增加设备成本。

技术领域

本发明属于短波通信技术领域，尤其涉及一种基于最大似然的短波通信频偏估计方法。

背景技术

短波通信是指波长在100米-10米之间，频率范围3MHz-30MHz的一种无线电通信技术。短波通信发射的电波要经电离层的反射才能到达接收端，通信距离较远，是远程通信的主要手段。尽管新型无线电通信系统不断涌现，但是短波通信这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界的普遍重视，不仅没有淘汰，反而还在不断快速发展，因为它有着其它通信系统不具备的优点：首先，短波是唯一不受网络和中继制约的远程通信手段。例如发生战争或灾害，卫星受到攻击时，短波的抗毁能力和自主通信能力是其他通信设备无法媲美的；其次，山区、戈壁和海洋等偏远地区通信主要靠短波；最后，低廉的通信费用也使得短波具有广阔的市场。

在进行短波通信时为了方便信息传输，在发送端通常将携带了信息的低频信号上变频为频率范围在3MHz-30MHz的高频信号，这一过程需要一个高频载波。经信道传输后，接收端为了提取有用信息，需要将接收到的高频信号下变频至低频信号，这一过程需要一个与发送端频率完全相同的高频载波。然而由于电子元器件的制作工艺、电路板的布线等因素影响，使得发送与接收两端产生的载波频率不可能完全相同，总是存在一个误差。当此误差较小时，接收机虽然能够正常接收并解调信号，但是其性能够大大下降；当此误差较大时，就会造成信号相位旋转，将产生不可纠错误，使得通信系统性能急剧恶化。

在申请号为CN201010608140.9，发明名称为《一种频偏估计的方法及装置》的专利中，通过历史频偏值对接收数据进行频偏预补偿；对补偿后的数据进行信道估计和频偏估计，得到当前子帧的第一频偏估计值；利用当前子帧的第一频偏估计值对频偏预补偿后的数据进行二次频偏补偿。该估计方法在频偏估计时，需要进行信道估计，带来了计算量的增加。在申请号为CN201310283549.1，发明名称为《一种频偏估计即补偿的方法》的专利中，当接收到无线帧后半段晶振调整周期是否到达，而后用当前帧估计频偏△f调整晶振频率，从而消除频偏。该方法虽然不需信道估计，但却需要不断地改变接收机的晶振频率来达到去频偏的目的，这就需要晶振为可控振动器，对振动器的要求非常高，增加了设备成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种基于最大似然的短波通信频偏估计方法，解决了由误差较大而造成信号相位的旋转、产生不可纠错误、系统性能急剧恶化等问题；提高估计精度的同时不需要进行信道估计，大大降低了计算复杂度；同时，避免了对接收机晶振频率的频繁改变，无需增加设备成本。

本发明的技术原理：针对由收发两端的频率误差(简称频偏)所带来的性能恶化，在下变频后还未进行解调前，采用最大似然准则对信号进行频偏估计，人为的将此频偏从下变频的信号中去除，进而使进入解调器的数据是无频偏数据。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

基于最大似然的短波通信频偏估计方法，包括以下步骤：

步骤1，发射端发射用户待传输数据，所述用户待传输数据与其前端的同步序列形成数据帧结构；数据帧结构通过数字上变频处理，得到发射数据序列；

步骤2，所述发射数据序列经过短波信道传输和同步采样，在接收端获得接收数据序列；

步骤3，采用最大似然准则对接收数据序列进行频偏估计，得到接收数据序列的频偏估计值。