基于快速傅里叶变换的mpsk调制下开环载波同步算法
【专利摘要】本发明公开了一种基于快速傅里叶变换的MPSK调制下开环载波同步算法，技术方案主要分为两个步骤：首先对接收的MPSK信号进行下变频，再利用数据辅助信息去掉调制信息后，并对该信号作FFT变换得到信号频谱，利用频谱中峰值出现的位置来确定载波频偏的粗估值；然后利用信号频谱中峰值谱线以及峰值左右的两根谱线，通过谱线插值的方法获得频偏估计的小数部分，即载波频偏的精估值；最后通过所获取的载波频偏的粗估值和载波频偏的精估值来获取最终的载波频偏估计值。与现有的载波频偏估计方法相比，本发明能够有效提高载波频偏估计精度，同时不增加运算的复杂度，因此本发明在MPSK开环载波同步系统中有着非常广阔的应用前景。
【专利说明】基于快速傅里叶变换的MPSK调制下开环载波同步算法
【技术领域】
[0001]本发明属于载波同步技术，具体涉及一种基于快速傅里叶变换的MPSK调制下开环载波同步算法，通过新提出的载波细估公式来精确估计载波频偏。
【背景技术】
[0002]在通信系统中，突发信号的载波同步是一个非常重要的问题，它直接影响到信号能否正确接收和通信质量的好坏。例如，在时分多址中，通常使用突发数据通信，需要快速高精度的载波频率估计算法来实现载波同步。由于传统的锁相环同步的捕获性能和跟踪性能由环路滤波器决定，且存在“悬搁”现象，即起始相差在不平衡的稳定点时，环路会难以判断，往往会需要很长时间才能入锁。这种情况不利于突发信号的快速载波同步。另外，锁相环的捕获时间远远超过了最佳线性相位估计所要求的最小值，所以锁相环等反馈同步算法难以满足实际的要求。
[0003]开环载波同步具有算法实现简单，复杂度低以及快速同步的特点，能够很好地解决突发信号的载波同步问题。开环载波同步包括频域载波同步和时域载波同步两种方式。频域同步算法的基本思想是搜索周期图的峰值来大致确定频偏的位置，再利用峰值附近谱线的幅度信息或者相位信息，确定频偏的精确值。在文献中，提出了许多利用相关方法来估计频偏的算法。有文献提出了一种基于最小均方估计准则的频率和相位联合估计方法。由于接收的采样点数量限制了 DFT变换后频谱分辨率，导致这种联合估计的方法在实际的应用中估计的精确度不够要求。通过插值算法，在一定程度上提高了频率估计的精度，但是频偏的位置会影响估计的精度，在某些频偏位置估计性能降低。相关文献提出了一种利用峰值以及峰值左右的两根谱线之间的非线性关系进行频偏估计。时域同步主要利用相关法或平均法从接收到得采样点来提取载波的频率信息。基于时域自相关函数的估计算法，其不同之处在于求极值的方法不同，最终导致的频偏的计算公式的不同。
[0004]对于基于数据辅助MPSK载波频偏的估计，已有的算法有奎因(Quinn)算法，麦克劳(Macleod)算法，普拉波里克(Parabolic)算法，杰克布森(Jacobsen)算法,和修正杰克布森(Jacobsen with bias correction)算法,其载波细估的公式依次如下:
[0005]奎因(Quinn)算法:
[0006]B1=Real (X (kp_l) /X (kp)), a2=Real (X (kp+l) /X (kp))
[0007]Cl1=B1/ (1-B1), d2=a2/ (l-a2)
[0008]if (I1)O and d2>0, S = S1: else δ = δ{
[0009]麦克劳(Macleod)算法:
【权利要求】
1.一种基于快速傅里叶变换的MPSK调制下开环载波同步算法，其特征在于，载波同步步骤如下: 步骤1、对MPSK调制下的突发信号进行奈奎斯特采样，在下变频和去掉调制信息之后，并对所得到的离散信号序列进行补零:步骤1-1:对MPSK调制下的突发信号在下变频之后以采样周期Ts进行奈奎斯特采样，根据数据辅助去掉调制信息之后，得到长度为L的离散信号序列x(n)，(O < η < L_l)；步骤1-2:在接收到的长度为L的离散信号序列χ (η)后，补充与离散信号序列χ (η)相同长度的零序列，以组成新的离散序列χ' (η): {χ(0), χ (I), χ (2),..., χ (L-1)，O,..., 0}；步骤2、在载波粗估阶段，根据接收到的用于载波频偏估计的突发信号进行估计，从而得到载波频偏的粗估值: 步骤2-1:对于包含载波频偏且已经进行补零操作后的离散序列χ' (η): {χ(0),χ(1),χ (2)，...，χ (L-1)，0，...，0}作2L点的FFT变换，得到相应的离散傅里叶变换后的频谱序列Ω 1 (k), (O ≤ k ≤ 2L-1)
2.根据权利要求1所述的基于快速傅里叶变换的MPSK调制下开环载波同步算法，其特征在于:步骤1-1中的对MPSK突发信号进行下变频之后和去掉调制信息之后，得到长度为L 的离散信号序列 χ (η)，(O < η < L-1)的表达式为:= Ieyu7K,= 0,1，..,，1-l，其中，A是归一化幅度；fd是下变频之后的频偏，Θ`是下变频之后的相偏。
【文档编号】H04L27/20GK103856431SQ201410076741
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】刘爱军, 张邦宁, 梁小虎, 潘小飞, 郭道省, 潘克刚, 童新海, 方华, 杨思祥, 叶展, 龚超, 刘贤, 王桁, 赵兵, 续欣, 陆溪平, 晋军, 张应宪 申请人:中国人民解放军理工大学