[发明专利]一种时域频偏估计算法

摘要

本发明公开了一种时域频偏估计算法，属于无线通信领域，主要解决导频受限短突发通信中存在经典载波频偏估计方法无法兼顾低复杂度和高精度的问题，其技术方案是：在接收端，提取任意相邻的两段导频信号进行去调制操作，得到两段去调制信号；通过自相关运算得到第一个频偏估计值、第二个频偏估计值和第三个频偏估计值；对这三个频偏估计值进行求和，得到最终的载波频偏估计值。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

1.一种时域频偏估计算法，其特征在于，包括以下步骤：1)设定导频块数为m，每个导频块长度为L，数据块数为m‑1，每个数据块长度为M_i，其中索引i从1到m‑1；2)按照“导频块—数据块”的形式周期地复用连接m‑1次，再紧接第m个导频块，得到突发帧格式B；3)利用m个导频块的调制信号s(k)，对接收的导频信号r_P(k)进行去调制操作：3a)按照突发帧格式B的复用结构，通过采样时刻k遍历，得到对应于m个导频块的采样时刻集合3b)利用采样时刻集合κ_P，通过采样时刻k逐一提取，得到对应的接收导频信号r_P(k)；3c)利用得到的接收导频信号r_P(k)与其对应的调制信号s_P(k)，通过共轭相乘运算，得到去调制信号z(k)：其中，s_P(k)^*为调制信号s_P(k)的共轭；4)利用得到的去调制信号z(k)和采样时刻集合κ_P，通过采样时刻k逐一提取，得到对应于第1个导频块的去调制信号z₁(k)：z₁(k)＝z(k)，其中，采样时刻k＝1,2,...,L；5)利用得到的去调制信号z₁(k)及其延迟长度为1的延迟信号z₁(k+1)，通过自相关运算，得到自相关值R(1)：其中，z₁(k)^*为去调制信号z₁(k)的共轭；6)利用得到的自相关值R(1)，通过自相关频偏估计，得到第一个频偏估计值7)利用得到的第一个频偏估计值通过补偿去调制信号z₁(k)，得到校正的去调制信号z₂(k)：其中，采样时刻k＝1,2,...,L，T_s为符号周期；8)利用校正的去调制信号z₂(k)，通过复信号指数化近似操作，得到简化的去调制信号z₃(k)：z₃(k)＝|z₂(k)|exp(jarg{z₂(k)})≈exp(jarg{z₂(k)})；9)根据去调制信号z₃(k)和可变延迟长度为α的延迟信号z₃(k+α)以及平滑噪声系数N，得到平滑自相关值R：9a)利用去调制信号z₃(k)及其可变延迟长度为α的延迟信号z₃(k+α)，通过自相关运算，得到自相关值R(α)：其中，为归一化因子，z₃(k)^*为去调制信号z₃(k)的共轭；9b)利用得到的自相关值R(α)，通过对α求和，得到平滑自相关值R：其中，N为平滑噪声系数；10)利用得到的平滑自相关值R，通过自相关频偏估计，得到第二个频偏估计值11)利用得到的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(k)，得到校正的去调制信号z₄(k)：其中，采样时刻k∈κ_P；12)利用校正的去调制信号z₄(k)及其可变导频间隔为D_i的延迟信号z₄(k+D_i)，通过借鉴自相关估计思想的互相关运算，得到互相关值R₁(D_i)：其中，z₄(k)^*为去调制信号z₄(k)的共轭，可变导频间隔索引i＝1,2,...,m‑1；13)利用得到的互相关值R₁(α)，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其中，为简化互相关算法利用第i个导频间隔D_i而获得的频偏估计值。