本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種突發(fā)信號頻率及初相估計方法。特別適用于衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)信關(guān)站及終端突發(fā)信號的解調(diào)。

背景技術(shù)：

mpsk調(diào)制目前已被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字通信領(lǐng)域，在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的接收信號由于接收機的的本地載波和理想頻率存在偏差，加上衛(wèi)星運動以及接收機運動在接收機端產(chǎn)生的多普勒頻移，種種因素都表現(xiàn)為接收的信號存在頻率偏差和初始相位偏差，導(dǎo)致接收機無法正常解調(diào)出數(shù)據(jù)。頻率估計算法可以分為數(shù)據(jù)輔助頻率估計方法和非數(shù)據(jù)輔助頻率估計方法，數(shù)據(jù)輔助頻率估計方法性能優(yōu)良，但是需要已知前導(dǎo)訓(xùn)練序列，占用信道傳輸容量，非數(shù)據(jù)輔助頻率估計方法應(yīng)用廣泛。但是對于短突發(fā)信號存在符號長度較短、獨特碼較短等特點，傳統(tǒng)的頻率和相位估計方法不適用于衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。

因此，設(shè)計一種可靠性高的相位估計方法，對衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中突發(fā)信號符號長度短、獨特碼少的特點，采用步進(jìn)掃頻運算估計出突發(fā)信號的頻率，結(jié)合獨特碼對信號的初相進(jìn)行多次迭代運算，估計出突發(fā)的相位。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)突發(fā)信號頻率及初相估計方法，包括如下步驟：

(1)去調(diào)制模塊對輸入的突發(fā)信號進(jìn)行去調(diào)制運算，將去調(diào)制后的突發(fā)信號輸出至頻率步進(jìn)搜索模塊；

(2)頻率步進(jìn)搜索模塊對去調(diào)制后的突發(fā)信號進(jìn)行頻率步進(jìn)搜索運算，估計出突發(fā)信號的頻率，輸出至多幀頻率平滑濾波模塊；

(3)多幀頻率平滑濾波模塊對步驟(2)估計出的多幀突發(fā)信號的頻率進(jìn)行平滑濾波得到穩(wěn)定的頻率，將穩(wěn)定的頻率分別輸出至去頻差模塊和外部；

(4)去頻差模塊根據(jù)步驟(3)得到的穩(wěn)定的頻率，對輸入的當(dāng)前突發(fā)信號進(jìn)行去頻差運算，得到去頻差后的突發(fā)信號，輸出至獨特碼迭代相位估計模塊；

(5)獨特碼迭代相位估計模塊利用當(dāng)前突發(fā)信號中存在的已知獨特碼對去頻差后的突發(fā)信號進(jìn)行初相估計，得到當(dāng)前突發(fā)信號的初相估計值；利用初相估計值消除去頻差后的突發(fā)信號的初始相位，并統(tǒng)計消除初始相位后的當(dāng)前突發(fā)信號的獨特碼錯誤比特數(shù)目，根據(jù)獨特碼錯誤比特數(shù)目進(jìn)行反復(fù)迭代操作，得到當(dāng)前突發(fā)信號的初相估計值并輸出；

完成衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)突發(fā)信號頻率及初相估計。

其中，所述步驟(2)中頻率步進(jìn)搜索運算的計算公式為：

其中表示給定頻率的相關(guān)值，r1(n)為去調(diào)制后的突發(fā)信號，fk為當(dāng)前掃頻的頻率，fk的取值范圍是(-fs/4，fs/4)，其中fs為突發(fā)信號的速率，ts為突發(fā)信號的符號周期，findex{.}函數(shù)表示最大值對應(yīng)的掃頻頻率fk，fest表示估計出的突發(fā)信號的頻率。

其中，所述步驟(5)具體包括以下步驟：

(501)計數(shù)器清0；

(502)將去頻差后的突發(fā)信號的獨特碼與當(dāng)前突發(fā)信號中已知獨特碼進(jìn)行相關(guān)運算得到當(dāng)前突發(fā)信號的初相估計值；

(503)根據(jù)初相估計值消除去頻差后的突發(fā)信號的初始相位，得到去完初相后的突發(fā)信號；

(504)對去完初相后的突發(fā)信號進(jìn)行獨特碼錯誤統(tǒng)計，并記錄獨特碼錯誤比特數(shù)，同時計數(shù)器加1；

(505)比較計數(shù)器是否大于預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)，如果大于預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)，則轉(zhuǎn)入步驟(506)，否則，轉(zhuǎn)入步驟(507)；

(506)把預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)中獨特碼錯誤比特數(shù)最少時對應(yīng)的當(dāng)前突發(fā)信號的初相估計值輸出；

(507)判斷獨特碼錯誤比特數(shù)是否小于門限值，如果是，則輸出當(dāng)前突發(fā)信號的初相估計值，轉(zhuǎn)入步驟(509)；否則，轉(zhuǎn)入步驟(508)；

(508)將去完初相后的突發(fā)信號作為去頻差后的突發(fā)信號，轉(zhuǎn)到步驟(502)；

(509)計算結(jié)束，完成初相估計。

其中，步驟(502)的計算公式為：

其中，φest為當(dāng)前突發(fā)信號的初相估計值，r2(n)為去頻差后的突發(fā)信號，k1是當(dāng)前突發(fā)信號獨特碼開始位置，k2是當(dāng)前突發(fā)信號獨特碼結(jié)束位置，uw為突發(fā)信號中已知獨特碼，argtan(.)為求相位運算。

其中，步驟(503)的計算公式為：

r3(n)＝r2(n)*exp(-j*φest)

其中，r3(n)為去完初相后的突發(fā)信號。

本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

實現(xiàn)簡單，各個模塊算法成熟，可靠性高，模塊計算量小，適合dsp等硬件實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的模塊框圖；

圖2為本發(fā)明的流程圖；

圖3為本發(fā)明突發(fā)信號的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明獨特碼迭代去初相的流程示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參照圖1模塊框圖，本發(fā)明包括以下模塊：去調(diào)制模塊、頻率步進(jìn)搜索模塊、多幀頻率平滑濾波模塊、去頻差模塊、獨特碼迭代相位估計模塊。

本發(fā)明方法簡單快速，計算量小，可靠性高，利于硬件實現(xiàn)。

可參考圖2，本發(fā)明所述方法包括以下步驟：

s101:去調(diào)制模塊是突發(fā)信號頻率及初相估計輸入的開始，輸入的信號為定時完成的突發(fā)信號，該模塊的功能是去掉突發(fā)信號的調(diào)制信息。

r(n)是輸入的接收符號序列，αn是發(fā)送調(diào)制符號序列，f0表示信道存在的頻率，表示突發(fā)信號的初相，其中n表示突發(fā)信號的第n個符號，n∈(0,n-1)，突發(fā)信號的符號長度為n。

假設(shè)突發(fā)信號調(diào)制方式是qpsk，那么對輸入的接收符號序列進(jìn)行4次方，接收序列變成：

經(jīng)過4次方后，(αn)⁴恒等于1，那么接收序列就去掉了調(diào)制信號。

s102:頻率步進(jìn)搜索模塊的輸入是去完調(diào)制后的突發(fā)信號，通過對去完調(diào)制后的突發(fā)信號在一定頻率范圍內(nèi)，以一定步進(jìn)頻率步進(jìn)搜索運算，對各個頻率的結(jié)果進(jìn)行求取最大值運算，最大值對應(yīng)的頻率即為估計出的突發(fā)信號頻率。如下式

其中表示給定頻率的相關(guān)值，r1(n)為去調(diào)制后的突發(fā)信號數(shù)據(jù)，fk為當(dāng)前掃頻的頻率，它的取值范圍是(-fs/4，fs/4)(其中fs為符號速率)，ts為突發(fā)信號的符號周期，findex{.}函數(shù)表示最大值對應(yīng)的掃頻頻率fk，fest表示估計出的頻率。

s103:多幀平滑濾波模塊輸入的是多個突發(fā)信號估計的頻差數(shù)據(jù)，模塊的功能是對多幀突發(fā)信號的頻率進(jìn)行平滑濾波得到穩(wěn)定的頻率。

m表示平滑濾波的總幀數(shù)。

s104:去頻差模塊的輸入為接收的突發(fā)信號和經(jīng)過多幀平滑濾波的穩(wěn)定的頻率值，根據(jù)穩(wěn)定的頻率值產(chǎn)生本地載波，然后對接收的突發(fā)信號使用本地載波進(jìn)行相乘運算，去掉突發(fā)信號中存在的頻差。

r2(n)＝r1(n)*exp(-j*2π*ffilter*n*ts)(6)

r2(n)為去頻差后的突發(fā)信號。

s105:獨特碼迭代初相估計模塊的輸入為去完頻差的突發(fā)信號，模塊的功能為利用當(dāng)前突發(fā)信號中存在的已知獨特碼對去頻差后的突發(fā)信號進(jìn)行初相估計，得到當(dāng)前突發(fā)信號的初相估計值；利用初相估計值消除去頻差后的突發(fā)信號的初始相位，并統(tǒng)計消除初始相位后的當(dāng)前突發(fā)信號的獨特碼錯誤比特數(shù)目，根據(jù)獨特碼錯誤比特數(shù)目進(jìn)行反復(fù)迭代操作，得到當(dāng)前突發(fā)信號的初相估計值并輸出；

分為以下步驟：如圖4所示；

(501)計數(shù)器number清0；

(502)對將去頻差后的突發(fā)信號的獨特碼與當(dāng)前突發(fā)信號中已知獨特碼進(jìn)行相關(guān)運算得到當(dāng)前突發(fā)信號的初相估計值φest，圖3是突發(fā)信號的示意圖，該序列包括有1段獨特碼uw1，獨特碼開始的位置是k1，結(jié)束的位置是k2；

其中r2(n)為去完頻率的突發(fā)信號，k1是突發(fā)信號獨特碼開始位置，k2是突發(fā)信號獨特碼結(jié)束位置，uw為突發(fā)信號中已知獨特碼，argtan(.)是求相位運算；

(503)根據(jù)初相估計值消除去頻差后的突發(fā)信號的初始相位，得到去完初相后的突發(fā)信號r3(n)，如下公式：

r3(n)＝r2(n)*exp(-j*φest)(8)

(504)對去完初相后突發(fā)信號進(jìn)行獨特碼錯誤統(tǒng)計，并記錄當(dāng)前獨特碼錯誤數(shù)目，同時計數(shù)器number加1；

(505)比較計數(shù)器number是否大于預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)p，如果大于p，則轉(zhuǎn)入步驟(506)，否則，轉(zhuǎn)入步驟(507)；

(506)把p次計算中獨特碼錯誤比特最少數(shù)目時對應(yīng)的相當(dāng)前突發(fā)信號的初相估計值輸出；

(507)判斷獨特碼錯誤比特數(shù)目是否小于門限值t，如果是，則輸出當(dāng)前突發(fā)信號的初相估計值，轉(zhuǎn)入步驟(509)；否則，轉(zhuǎn)入步驟(508)；

(508))將去完初相后的突發(fā)信號作為去頻差后的突發(fā)信號，轉(zhuǎn)到步驟(502)；

(509)計算結(jié)束，完成初相估計。

通過以上步驟，完成了本發(fā)明所述突發(fā)信號頻率及初相估計方法。