一种高速高精度载波频偏恢复的方法专利检索-调制载波系统专利检索查询-专利查询网

一种高速高精度载波频偏恢复的方法
申请号	CN202311664529.9	申请日	2023-12-06	公开(公告)号	CN117938593A	公开(公告)日	2024-04-26
申请人	中国电子科技集团公司第十四研究所;			发明人	张辉; 凌元; 孙健; 陈光远; 张坤;
摘要	在通信系统中，由于无法保证发射端和接收端本振的一致性，且多普勒效应的存在，如果在接收端不对载波信号进行频偏估计和补偿，将会导致通信质量严重下降，无法建立起有效地通信链路。本发明提出了一种高速高精度载波频偏恢复的方法，通过两级波频偏恢复处理和多路并行处理的方法，满足当前通信系统中对载波频偏恢复高速高精度的要求。
权利要求	1.一种高速高精度载波频偏恢复的方法，其特征在于：包括可变帧结构设计、一级载波频偏估计、二级载波频偏估计和并行载波频偏校正四个步骤；具体为： 1)可变帧结构设计在可变帧结构中，插入多个前导SP序列，用于一级载波频偏估计值计算；在可变帧结构的子帧中插入LP序列，用于二级载波频偏估计值计算； 2)一级载波频偏估计采用可变帧结构前导SP序列中相邻两段相同的SP序列进行自相关处理，得到相邻两段SP序列之间的相位差，这个相位差为载波频偏的时间记录，从而获得一级载波频偏估计值； 3)二级载波频偏估计采用可变帧结构子帧中的LP序列进行自相关处理，得到载波频偏的时间积累，从而获得二级载波频偏估计值； 4)并行载波频偏校正采用多路并行处理，通过估计的一级载波频偏值和二级载波频偏值对采样信号进行两级反向相位旋转，从而实现采样信号高速高精度频偏恢复。
说明书全文	一种高速高精度载波频偏恢复的方法技术领域 [0001] 本发明属于通信技术领域，具体涉及一种通信系统中高速高精度载波频偏恢复的方法。背景技术 [0002] 在通信系统中，由于无法保证发射端和接收端本振的一致性，且多普勒效应的存在，如果在接收端不对载波信号进行频偏估计和补偿，将会导致通信质量严重下降，无法建立起有效地通信链路。 [0003] 目前在接收端处理载波同步有两种基本方法，第一种为接收端提取导频，并使本地震荡器与接收信号的载波频率和相位同步；第二种为从已调制信号中直接导出载波相位的估计值，并利用数学计算的方法进行恢复，全数字通信系统中一般采用这种方法。 [0004] 在一些特殊应用领域的通信系统中，采用常规的载波频偏恢复方法很难满足高速高精度的需求，本发明就是在此背景下提出的。发明内容 [0005] 针对上述现有技术存在的不足，本发明提出了一种高速高精度载波频偏恢复的方法，通过两级波频偏恢复处理和多路并行处理的方法，满足当前通信系统中对载波频偏恢复高速高精度的要求。具体包括可变帧结构设计、一级载波频偏估计、二级载波频偏估计和并行载波频偏校正四个步骤。 [0006] 1)可变帧结构设计 [0007] 在可变帧结构中，插入多个前导SP序列，用于一级载波频偏估计值计算；在可变帧结构的子帧中插入LP序列，用于二级载波频偏估计值计算。 [0008] 2)一级载波频偏估计 [0009] 采用可变帧结构前导SP序列中相邻两段相同的SP序列进行自相关处理，得到相邻两段SP序列之间的相位差，这个相位差为载波频偏的时间记录，从而获得一级载波频偏估计值。 [0010] 3)二级载波频偏估计 [0011] 采用可变帧结构子帧中的LP序列进行自相关处理，得到载波频偏的时间积累，从而获得二级载波频偏估计值。 [0012] 4)并行载波频偏校正 [0013] 采用多路并行处理，通过估计的一级载波频偏值和二级载波频偏值对采样信号进行两级反向相位旋转，从而实现采样信号高速高精度频偏恢复。 [0014] 本发明的有益效果在于 [0015] 1、提升采样信号频偏恢复精度，采用二级载波频偏恢复的处理方法，载波频偏恢复精度可提升M倍，M与设计的SP和LP序列相关。 [0016] 2、提升载波频偏恢复数据率,采用并行处理方法,可将处理数据率提升N倍，N与并行处理路数相关。 [0017] 3、设计简单可靠,通用性强，通过设计可变帧结构中不同的SP序列、LP序列和并行处理路数，即可满足不同通信系统中载波频偏恢复精度要求和数据率要求。附图说明 [0018] 图1为可变帧结构图。 [0019] 图2为一级载波频偏估计算法结构框图。 [0020] 图3为两级载波频偏恢复算法并行结构框图。 [0021] 图4为四路并行载波频偏估计模块结构框图。具体实施方式 [0022] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0023] 本发明的高速高精度载波频偏恢复方法主要包括4方面内容，分别为可变帧结构设计、一级载波频偏估计、二级载波频偏估计和并行载波频偏校正，通过两级载波频偏估计和并行处理设计，达到通信解调系统中高速高精度载波频偏恢复的技术要求，具体实施方式说明如下： [0024] 1)可变帧结构设计 [0025] 如图1所示，可变帧结构由前导SP序列、Rate码和k个子帧组成，每个子帧包括了LP序列和数据段(包含UW独体字和传输数据)，每个数据帧包含k个结构相同的子帧，每个子帧都携带有m个数据段。其中前导SP序列可用于一级载波频偏估计值计算，子帧中的LP序列可用于二级载波频偏估计值计算。 [0026] 2)一级载波频偏估计 [0027] 如图2所示，在可变帧结构设计中，在数据帧开始插入了一段前导SP序列，前导SP序列由n个完全相同的子SP序列组成，用于当前帧数据的一级载波频率估计值计算。前导序列中相邻两段相同的SP序列进行自相关，可以得到相邻两段SP序列之间的相位差，此相位差为载波频偏的时间累积，通过特定的运算可以获取一级载波频偏估计值。 [0028] 3)二级载波频偏估计 [0029] 一级载波估计算法解决了载波频率偏差大的问题，但精度不够，在完成一级载波频偏估计后可进行二级载波频偏估计。本方法中采用可变帧结构中的LP序列完成二级载波频偏估计，二级载波估计的精度和子帧中LP序列的长度有关，LP序列越长，精度越高，频偏估计算法与一级载波频偏估计一致。 [0030] 4)并行载波频偏校正 [0031] 如图3所示，采用并行处理设计，提升载波频偏校正处理数据率。频偏的存在导致采样信号的相位旋转，通过估计的二级载波频偏值对采样信号进行两次反向相位旋转，达到对采样信号频偏恢复的目的。 [0032] 如图4所示，以8路并行处理进行说明。 [0033] 对于一级/二级载波频偏估计，首先需要找到可变帧结构中的SP序列/LP序列的起始位置，起始位置的查找采用相关算法。假设已经找到SP序列/LP序列，输入为一级/二级载波频偏估计模块的信号为xj(i)，j＝0,1,2,3，j代表并行输入路，i代表采样时刻。N代表SP序列/LP序列的长度。根据计算出来的频偏估计值对并行输入的采样数据进行并行相位旋转消除载波频偏。 [0034] 本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

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