本發(fā)明涉及數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是接收機(jī)端適合對(duì)apsk信號(hào)非數(shù)據(jù)輔助頻偏估計(jì)方法。

背景技術(shù)：

在衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中，接收端在進(jìn)行下變頻時(shí)的本地載波一般由自身的振蕩器產(chǎn)生，然后與接收信號(hào)相乘進(jìn)行。然而因?yàn)榻邮斩似浔旧淼恼袷幤鞯木扔邢蓿以趯?shí)際系統(tǒng)中還會(huì)受到各方面因素的影響，不可能做到與發(fā)送端的載波頻率完全同步，由此會(huì)產(chǎn)生一定的頻率偏差。在通信過(guò)程中，接收機(jī)接收到的信號(hào)的實(shí)際頻率與發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)的頻率存在偏差的原因還有接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即多普勒效應(yīng)。所以，接收端信號(hào)解調(diào)主要解決同步問(wèn)題，其中載波同步技術(shù)是接收端關(guān)鍵技術(shù)之一，如果不對(duì)接收機(jī)中存在的載波頻偏進(jìn)行估計(jì)和糾正，即使通信中的噪聲影響很小，也會(huì)造成很大誤碼率，有時(shí)甚至無(wú)法獲得正確信息。

載波同步按是否使用訓(xùn)練序列可分為數(shù)據(jù)輔助同步方法和非數(shù)據(jù)輔助同步方法。數(shù)據(jù)輔助同步方法一般采用發(fā)送已知的訓(xùn)練序列進(jìn)行同步，具有精度高，計(jì)算簡(jiǎn)單，捕獲范圍大等優(yōu)點(diǎn)，但是這種算法降低了系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的有效速率和頻譜利用率。非數(shù)據(jù)輔助同步方法不需要額外數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練序列，一般利用循環(huán)前綴的相關(guān)性進(jìn)行同步，這類方法不降低系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的有效速率，具有較高的頻譜利用率，適用于不允許發(fā)送前向同步碼，直接發(fā)送實(shí)際信號(hào)的情況。所以，在工程開(kāi)發(fā)中，接收機(jī)接收實(shí)際信號(hào)，并對(duì)信號(hào)作頻率同步處理，一般采用非數(shù)據(jù)輔助同步方法，即對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理，得到含有載波頻率頻差的信號(hào)，然后再利用頻偏估計(jì)算法。

通常在接收端對(duì)apsk信號(hào)作同步處理中，如果載波頻偏比較大，接收端在設(shè)計(jì)載波同步時(shí)，單純使用一種頻偏估計(jì)算法，很難得出高精度頻偏估計(jì)值。然而通過(guò)仿真驗(yàn)證對(duì)比得出fitz、l&r與m&m算法的特點(diǎn)，其中fitz和l&r算法的優(yōu)點(diǎn)在于頻偏估計(jì)精度高，在低信噪比的情況下頻偏估計(jì)方差趨近c(diǎn)rb(cramer-raobound，克拉美羅界)，但l&r頻偏估計(jì)算法的歸一化頻偏大致范圍剛好是fitz頻偏估計(jì)算法的歸一化頻偏估計(jì)大致范圍的兩倍，所以fitz頻偏估計(jì)算法的歸一化頻偏估計(jì)范圍最小。但這兩種算法存在缺點(diǎn)：與m&m算法相比，頻偏估計(jì)范圍小，且易受觀測(cè)數(shù)據(jù)的影響，觀測(cè)數(shù)據(jù)越大估計(jì)范圍越小，m&m算法估計(jì)范圍大，可對(duì)大頻偏進(jìn)行估計(jì)。所以，嘗試結(jié)合頻偏算法的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種混合頻偏估計(jì)算法。

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，設(shè)計(jì)一種非數(shù)據(jù)輔助混合頻偏估計(jì)算法從而在接收端實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確的頻偏估計(jì)與補(bǔ)償。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決以上現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。提出了一種方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種適合幅度相移鍵控的非數(shù)據(jù)輔助頻偏估計(jì)方法，其包括以下步驟：

101、在接收端，接收經(jīng)過(guò)apsk調(diào)制的信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器處理、同步處理步驟、根據(jù)判決門(mén)限判決，星座圖解映射處理并輸出；

102、將去調(diào)制信息后的信號(hào)利用m&m算法進(jìn)行頻偏估計(jì)，若頻偏值滿足精度要求，則輸出頻偏值；

103、若頻偏值不滿足精度要求，利用fitz算法，重復(fù)n次進(jìn)行頻偏估計(jì)，直至頻偏值滿足精度要求，根據(jù)頻偏估計(jì)得出的頻偏值做頻偏糾正處理。

進(jìn)一步的，所述步驟101中的同步處理包括以下步驟：

假設(shè)符號(hào)定時(shí)精確無(wú)誤，則匹配濾波器輸出的信號(hào)為其中，ck為發(fā)送的復(fù)數(shù)據(jù)信號(hào)序列，v為載波頻率頻差，θ是未知的初始相位，n(k)為加性高斯白噪聲，噪聲的實(shí)部、虛部統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，且有相同的方差e²。

進(jìn)一步的，步驟102所述將去調(diào)制信息后的信號(hào)利用m&m算法進(jìn)行頻偏估計(jì)，的步驟包括：獲得定時(shí)輸出信號(hào)yt，首先經(jīng)過(guò)m&m算法進(jìn)行粗估計(jì)，即利用高時(shí)延自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行低計(jì)算復(fù)雜度頻偏估計(jì)，頻偏估計(jì)式為

其中

n表示觀測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；t表示符號(hào)周期；m表示apsk星座點(diǎn)數(shù)，r(m)表示第m個(gè)采樣點(diǎn)，r(k)表示第k個(gè)采樣點(diǎn)，r^*(k-m)表示第k-m個(gè)采樣點(diǎn)共軛。根據(jù)粗估計(jì)結(jié)果頻率差值的范圍，下一步選擇性對(duì)接收信號(hào)作頻偏細(xì)估計(jì)，若小于零，則頻偏估計(jì)值精度滿足要求，對(duì)頻偏補(bǔ)償后作相位同步處理；

進(jìn)一步的，步驟103所述fitz算法頻偏估計(jì)式為其中

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下：

本發(fā)明在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上，提出將m&m算法與fitz算法有效結(jié)合，由于m&m算法是一種寬估計(jì)范圍的載波頻差估計(jì)算法，頻率估計(jì)范圍較大，但是這種方法只能得到對(duì)頻率的粗略估計(jì)。所以，根據(jù)m&m算法估計(jì)得出的頻率差值的范圍，若利用fitz算法對(duì)apsk信號(hào)作頻偏細(xì)估計(jì)，對(duì)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行平滑處理。通過(guò)該方法，可以擴(kuò)大對(duì)apsk信號(hào)頻偏估計(jì)范圍，同時(shí)提高估計(jì)精度，有效解決接收端載波同步處理問(wèn)題，降低誤碼率，保證通信質(zhì)量。

是上述公式估計(jì)出的頻偏誤差，我在matlab仿真中，是根據(jù)是否大于零，以此為標(biāo)準(zhǔn)，決定是否再做細(xì)估計(jì)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實(shí)施例apsk接收端頻率同步處理步驟示意圖；

圖2為apsk信號(hào)作頻偏粗估計(jì)處理示意圖；

圖3為apsk信號(hào)作頻偏粗估計(jì)及細(xì)估計(jì)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、詳細(xì)地描述。所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

在接收端，apsk(amplitudephaseshiftkeying，幅度相移鍵控)信號(hào)解調(diào)依次經(jīng)過(guò)低通濾波器處理，同步處理，根據(jù)判決門(mén)限判決，星座圖解映射處理并輸出。其中同步處理包括定時(shí)同步，載波同步。而且接收端信號(hào)解調(diào)主要解決同步問(wèn)題。

圖1為apsk接收端頻率同步處理步驟示意圖，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)星座圖映射、成形濾波、內(nèi)插器等處理，輸出經(jīng)apsk調(diào)制的信號(hào)，接收端對(duì)該信號(hào)做定時(shí)同步處理，假設(shè)符號(hào)定時(shí)精確無(wú)誤，則匹配濾波器輸出的信號(hào)為其中，ck為發(fā)送的復(fù)數(shù)據(jù)信號(hào)序列，v為載波頻率頻差，θ是未知的初始相位，n(k)為加性高斯白噪聲，噪聲的實(shí)部、虛部統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，且有相同的方差e²。

圖2為apsk信號(hào)作頻偏粗估計(jì)處理示意圖，定時(shí)輸出信號(hào)yt，首先經(jīng)過(guò)m&m算法進(jìn)行粗估計(jì)，即利用高時(shí)延自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行低計(jì)算復(fù)雜度頻偏估計(jì)。頻偏估計(jì)式為

其中

n表示觀測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；t表示符號(hào)周期；m表示apsk星座點(diǎn)數(shù)。

令m＝32，通過(guò)上述公式對(duì)apsk32接收信號(hào)做頻偏粗估計(jì)，根據(jù)粗估計(jì)結(jié)果頻偏值的范圍，下一步選擇性對(duì)接收信號(hào)作頻偏細(xì)估計(jì)。若小于給定的頻偏閾值，則頻偏估計(jì)值精度滿足要求，對(duì)頻偏補(bǔ)償后作相位同步處理。

圖3為apsk信號(hào)作頻偏粗估計(jì)及細(xì)估計(jì)示意圖，apsk信號(hào)經(jīng)過(guò)m&m算法進(jìn)行粗估計(jì)，縮小頻偏范圍。若頻偏值大于給定的頻偏閾值，則利用fitz算法做頻偏細(xì)估計(jì)，比較輸出頻偏值與給定頻偏閾值，若誤差范圍不滿足要求，再一次作頻偏細(xì)估計(jì)處理，直至滿足要求，輸出頻偏值并作頻偏補(bǔ)償處理。

fitz算法頻偏估計(jì)式為

其中

該方法在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上，提出將m&m算法與fitz算法有效結(jié)合，對(duì)apsk信號(hào)作頻偏估計(jì)與補(bǔ)償，有效解決接收端載波同步處理問(wèn)題，降低誤碼率，保證通信質(zhì)量。

以上這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。