一种低信噪比高动态环境下载波同步的方法

摘要

本发明一种低信噪比高动态环境下载波同步的方法，具体步骤为：步骤一、在基带等效信号中，忽略由通信载体相对运动产生的载波附加相位函数中的频率二阶导数项，计算初始采样时刻所对应的频率估计值和调频率估计值将基带等效信号向后滑动Q点，计算采集第Q个采样点时刻所对应的频率估计值和调频率估计值步骤二、利用获得的估计值计算频率二阶导数项步骤三、利用所得参数和实现载波同步。本发明通过忽略频率二阶导数项，将NLFM信号参数估计转换为对LFM信号参数估计，然后再考虑频率二阶导数项的影响，从而使得本发明通过能够对载波的初始频偏以及频率一阶导数、二阶导数进行估计且估计准确性高。

主权项

一种低信噪比高动态环境下载波同步的方法，其特征在于，具体步骤为：步骤一、在基带等效信号r(n)中，忽略由通信载体相对运动产生的载波附加相位函数中的频率二阶导数项，计算初始采样时刻所对应的频率估计值和调频率估计值f₁^est(0)；将基带等效信号向后滑动Q点，计算采集第Q个采样点时刻所对应的频率估计值f₀^est(Q)和调频率估计值f₁^est(Q)，具体步骤为：步骤101、在基带等效信号r(n)中，忽略由通信载体相对运动产生的载波附加相位函数中的频率二阶导数项，然后截取基带等效信号r(n)的前L点；步骤102、在调频率范围[‑A,A]内，以步进Δ₀逐一对截取的信号作调频率消去，得到信号r_m(n)；$\begin{array}{cc}{r}_m\left(n\right)=r\left(n\right)\exp (-j\frac{1}{2}·2\pi ·m·{\Delta }_0·{\left(nT\right)}^2)& m=0,\pm 1,...,\pm M,n=0,1,2,...,L-1\end{array}$其中，round表示四舍五入取整运算；步骤103、对信号r_m(n)作L点傅里叶FFT变换，得其幅频响应|R_m(k)|，步骤104、对幅频响应|R_m(k)|按变量k求峰均比，得到比值PMR_m；步骤105、从所得到的2M+1个比值PMR_m中选取最大值记为PMR_max，并将PMR_max对应的m值记为m₀，将的峰值谱线位置记为k₀，计算第一级频率估计值和调频率估计值f₁^est0＝m₀Δ₀；步骤106、根据计算得到的f₀^est0和f₁^est0对信号r(n)作频谱搬移，得到信号r¹(n)，步骤107、对信号r¹(n)作抗混叠低通滤波得到信号r²(n)，然后对r²(n)作N倍降采样，得到信号r³(pT₁)，T₁＝NT；步骤108、在残余调频率范围[‑Δ₀,Δ₀]内，以Δ₁为步进，对信号r³(pT₁)的前L/N个点按照步骤102至步骤105的方式执行，计算第二级频率估计值和调频率估计值f₁^est1＝m₁Δ₁；步骤109、将第一、二级频率估计值和调频率估计值叠加，计算初始采样时刻的频率估计值和调频率估计值f₁^est(0)；${f_0}^{est}\left(0\right)={f_0}^{est0}+{f_0}^{est1}=\frac{k_0}{LT}+\frac{k_1}{LT}$ f₁^est(0)＝f₁^est0+f₁^est1＝m₀Δ₀+m₁Δ₁步骤110、将信号r(n)向后滑动Q点后，再连续截取L点，并按照步骤102至步骤109的方式执行，计算得到n＝Q时刻的频率估计值f₀^est(Q)和调频率估计值f₁^est(Q)；步骤二、利用步骤一获得的估计值计算频率二阶导数项${\hat{f}}_2=\frac{{f_1}^{est}\left(Q\right)-{f_1}^{est}\left(0\right)}{QT}$其中，T为采样周期；步骤三、计算频率估计值和频率变化率估计值利用估计出的三个载波参数和对接收信号从初始时刻进行频偏，频率变化率，频率二阶变化率抵消，得$\hat{r}\left(n\right)=r\left(n\right)\exp (-j(2\pi ·{\hat{f}}_0·\left(nT\right)+\frac{1}{2}·2\pi ·{\hat{f}}_1·{\left(nT\right)}^2+\frac{1}{6}·2\pi ·{\hat{f}}_2·{\left(nT\right)}^3\left)\right)$ 从而实现载波同步。