一种短突发的载波频偏估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信领域，特别是移动通信系统中具有较少唯一字的短突发时的载波 频偏估计方法。
【背景技术】
[0002] 在移动通?目，尤其是卫星移动通?目系统中，接收机完成初始同步后，仍有残余频偏 的存在，且由于通信双方相对运动，频率会发生漂移，只有快速、有效的估计并跟踪出频率 偏差，才能及时进行频率补偿，使得接收突发信号的频偏在接收机正常接收范围以内，接收 端才能进行正确解调。因此，在接收端实现对接收信号频偏的快速准确估计和跟踪，是实现 移动通信系统载波同步的关键。
[0003] 在突发通信系统中，可以采用反馈环路对信号频率进行跟踪，即利用接收突发信 号进行频偏估计，将频偏估计得到频偏值进行滤波后用于调节接收突发信号频率，基于频 偏估计的载波跟踪环路如图1所示。
[0004] 频偏估计是载波频率跟踪环路中重要的部分，频偏估计的性能直接影响频率跟踪 精度，频偏估计算法根据接收突发信号是否有辅助信息可分为数据辅助和非数据辅助方式 的频偏估计算法。其中，数据辅助的方式应用在有已知唯一字场景，虽然系统传输效率有所 牺牲，但可大幅降低系统设计难度。常用的数据辅助的频偏估计算法，如L&R算法，Fitz算 法，Kay算法等，是最大似然估计算法简化的载波频偏估计算法，其频偏估计性能与参与估 计的符号个数密切相关。但在接收短突发信号时，用于频偏估计的唯一字很少，利用传统的 数据辅助频偏估计算法精度降低，从而导致载波频率跟踪性能不高。
[0005] 综上所述，针对现有技术中的频偏估计方法，如何提高接收短突发信号，且接收信 号具有较少的唯一字情况下的频偏估计性能，是卫星移动通信系统中接收端实现信号频偏 的快速准确估计和跟踪必须解决的问题。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，提出了一种降低所取信息比特长度，而且可以提高频率估 计精度的短突发的载波频偏估计方法。本发明的技术方案如下：一种短突发的载波频偏估 计方法，其包括以下步骤：
[0007] 101、接收机接收到短突发信号时，将接收的短突发信号进行解调译码获得信号比 特信息；
[0008] 102、将步骤101解调译码的信号比特信息重新进行编码调制得到对接收信号的 估计值；
[0009] 103、最后从步骤102对接收信号的估计值中抽取部分数据符号作为唯一字与接 收信号的唯一字信息一起分别进行载波频偏估计，得到最终频偏估计值Δ/，然后通过载 波跟踪环路对接收信号频率进行补偿。
[0010] 进一步的，步骤103抽取部分数据符号作为唯一字与接收信号的唯一字信息一起 分别进行载波频偏估计具体为：设唯一字信息A (k)和部分数据符号r2 (k)，计算误差信号， 分别得到相应唯一字信息误差信号^1GO以及部分数据符号误差信号^2GO :
[0011] = = QSlfiM1-I (公式 1)
[0012] ri2{k) = c；{k)rz{k) = eIil!tk^e' + Nk M,+N<k<M,+N + M1 -I (公式 2)
[0013] 其中，C1GO为已知唯一字，c2(k)为抽取的部分数据符号估值；Af为接收信号频 偏；T S为符号周期；Θ为初始相偏；NkS高斯白噪声；设接收信号的唯一字信息长度为M p 抽取的部分数据符号长度为M2，抽取的部分数据符号与接收信号的唯一字信息间隔数据信 息长度为N。
[0014] 进一步的，基于误差信号的基础上，对接收信号唯一字信息误差信号u (k)求和 得到yi，对部分数据符号误差信号U(k)求和得到y2:
[0015]
[0016]
[0017] 其中，A和A'为实数；
[0018] 由以上两式共辄相乘求幅角即arg运算，可得频偏的估计值：
[0019]
[0020] 其中，N为抽取的部分数据符号与接收信号的唯一字信息间隔数据信息长度，若数 据符号长度N 1，第二段数据符号长度为N2，则N的取值范围为Mi/2+N2)。
[0021] 进一步的，步骤101中接收到短突发信号，设接收的短突发信号载波频偏为Af， 则接收端基带信号表示为：
[0022]
[0023] 上式中，c(k)为接收信号的唯一字，对于MPSK调制信号，有cGOcYk) = I 为 接收信号频偏；TS为符号周期；Θ为初始相偏；n(k)为均值为0,方差为σ 2的高斯白噪声； L为可使用的唯一字的长度。
[0024] 进一步的，步骤101进行解调译码获得信号比特信息具体包括步骤：对接收信号 采取QPSK解映射；解交织；补零操作；卷积译码步骤；
[0025] 步骤102进行编码调制得到对接收信号的估计值具体包括步骤：
[0026] 对译码结果进行卷积编码步骤，得到编码的比特序列；对编码的比特序列进行打 孔交织，得到交织的比特序列；对交织的比特序列进行QPSK调制映射，得到调制符号作为 已知唯一字用于频偏估计步骤。
[0027] 本发明的优点及有益效果如下：
[0028] 采用本专利方法，解决了接收机接收短突发信号时，由于频偏估计的符号较少或 者时间间隔较短时，频偏估计性能恶化的问题。通过对接收信号进行判决估计作为已知唯 一字进行频偏估计，增加了可用于频偏估计的符号个数，利用两段唯一字进行频偏估计方 法提高了接收短突发信号时频率估计精度，使接收端保持频率同步，保证接收端对接收信 号的正确解调。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明提供优选实施例载波跟踪环路；
[0030] 图2是本发明提供优选实施例一种突发结构示意图；
[0031] 图3是本发明提供优选实施例示一种抽取用于频偏估计的部分符号示意图；
[0032] 图4是本发明提供优选实施例一种频偏估计方案原理图；
[0033] 图5是本发明提供优选实施例一种接收信号判决反馈示意图。
【具体实施方式】
[0034] 以下结合附图，对本发明作进一步说明：
[0035] 频偏估计是载波频率跟踪环路中重要的部分，频偏估计的性能直接影响频率跟踪 精度，在接收短突发信号时，可用于频偏估计的唯一字很少的情况下，利用传统的数据辅助 频偏估计算法精度降低，从而导致载波频率跟踪性能不高。
[0036] 本发明以一种卫星移动通信中频偏估计的方法为例进行详细说明，其接收端载波 跟踪环路如图1所示：
[0037] 在接收端将采样后的突发信号作为输入信号，对接收信号进行频偏估计，假设对 接收信号进行频偏估计时已经完成定时同步且无码间干扰。设接收信号载波频偏为A f，则 接收端基带信号表示为：
[0038]
[0039] 上式中，c(k)为接收信号的唯一字，对于MPSK调制信号，有cGOcYk) = I 为 接收信号频偏；TS为符号周期；Θ为初始相偏；n(k)为均值为0,方差为σ 2的高斯白噪声； L为可使用的唯一字的