[发明专利]基于时频联合的载波频偏估计方法

摘要

本发明公开一种基于时频联合的载波频偏估计方法，主要解决现有技术在估计范围大的情况下估计精度低，而在估计精度高的情况下估计范围小的问题。其实现步骤是：(1)根据不同频偏对信号误码性能的影响，确定满足信噪比损失条件下细估计要达到估计精度的细估计参数；(2)根据细估计参数确定粗估计参数；(3)利用粗估计参数进行粗估计，得到频偏粗估计值fco；(4)利用细估计参数进行细估计得到频偏细估计值fre；(5)最终得到频偏估计值f=fre+fco。本发明在归一化频偏为-0.5～0.5的估计范围内其估计精度可达到3×10-5甚至更高，可用于无线通信系统的载波同步和无线信道估计。

主权项

一种基于时频联合的载波频偏估计方法，包括：(1)确定细估计参数步骤(1a)根据不同频偏对长度为N符号的数据的影响，其中N要大于等于300，确定满足1dB信噪比损失条件下的归一化频率偏移值ΔfTs；(1b)根据归一化频率偏移值ΔfTs确定导频间距D；(2)确定粗估计参数步骤(2a)由导频间距D确定细估计的最大估计范围为：Δfc=1/2D；(2b)根据FFT估计的性质，确定FFT点数F为：F=2n＞D,其中n为满足上述条件的最小数；(2c)在FFT点数为F的条件下，通过仿真前段导频长度在0.01N～0.16N符号下的估计精度，得出前段导频长度L1，即将估计精度可达到频率偏移值ΔfTs的最小前段导频长度作为前段导频长度L1；若估计精度无法达到ΔfTs，则扩大前段导频长度的搜索范围继续仿真，最终确定出估计精度可达到ΔfTs的前段导频长度。(3)粗估计步骤(3a)在接收端，将接收到的基带信号P送到载波估计器，通过解复用进行信号分离，提取出接收信号的前段导频R1；(3b)计算去调制信号：R=R1×R1'*，其中R1'为收发双方事先约定的发送信号的前段导频，R1'*为R1'的共轭，即将接收信号的前段导频与发送信号的前段导频进行共轭相乘；(3c)对去调制信号R进行FFT变换，得到频谱图，取频谱图的峰值所在横坐标为W，得到频偏粗估计值：fco=(W‑1)/2FTs,其中，Ts为码元周期；(4)细估计步骤：(4a)利用频偏粗估计值fco对接收到的基带复信号P进行补偿，得到补偿后 的复信号P1；(4b)将补偿后的复信号P1通过解复用进行信号分离，提取出P1的前段导频K1和后段导频K2；(4c)分别计算补偿后的复信号P1的前段导频去调制信号A和后段导频去调制信号B：A=K1×R1'*，B=K2×R2'*，其中R2'为收发双方事先约定的发送信号的后段导频，R2'*为R2'的共轭；(4d)利用下式，计算载波频偏的细估计值fre： fre = 1 2 πD T s angle { Σ k = 1 L 1 a k * Σ m = 1 L 2 b m } , 其中，fre表示频率的估计值，π表示圆周率，D表示帧结构中前后两段导频之间的距离，Ts表示码元周期，angle表示求幅角函数，∑表示求和符号，L1表示前段导频的长度，L2表示后段导频的长度，且L1=L2，ak表示P1的前段导频去调制信号A的第k个元素，bm表示P1的后段导频去调制信号B的第m个元素；(5)将频偏粗估计值fco与频偏细估计值fre相加，得到频偏估计值f为：f＝fco+fre。