一种无人机数据链路频偏检测方法

摘要

本发明提供了一种无人机数据链路频偏检测方法，包括数据链路系统功能初始化、小数倍频偏值计算、整数倍频偏值计算和频偏值有效性判别的步骤。本发明提出的频偏检测方法，采用PN码作为同步信息序列，并利用通信系统原有模块，进行同步检测，不再占用新的资源。

主权项

一种无人机数据链路频偏检测方法，针对以QPSK调制方式为主的数据链进行频偏检测，包括以下步骤：步骤一：数据链路系统功能初始化；在数据链路系统的发射端，将要发射的信号分成I，Q两路，然后将I，Q两路信号分别进行组帧，信号帧的结构为：同步信息序列，之后依次重复为帧起始、数据区、校验信息、帧结束；I，Q两路的同步信息序列分别选择N位的PN序列，N为2的幂次且N≥10；步骤二：小数倍频偏值计算；设发射端的同步信息时域序列为m_t(n)，n为整数且n≥1，周期为K为大于等于2的整数，[ ]表示按四舍五入准则取整操作。根据公式计算在发射端同步信息序列之间的互相关值，并把最大互相关值所对应的相位作为发射相位θ_t；对接收到的信息数据序列进行解调和译码得到接收端的同步信息时域序列m_r(n)，n为整数且n≥1。设同步信息序列的起始帧头位置为n₀，根据公式$R_r={\Sigma }_{i=0}^{T-1}{m}_r(n_0+i){m_r}^{*}(n_0+i+T)$计算在接收端同步信息序列之间的互相关值，并把最大互相关值所对应的相位作为接收相位θ_r；通过比较接收相位θ_r和发射相位θ_t之间的差别，根据公式$\widehat{ϵ}=\frac{K}{2\pi }({\theta }_r-{\theta }_t)$来计算小数倍频偏值步骤三：整数倍频偏值计算；根据计算出来的频点小数倍频偏值对接收信号y(n)进行频偏补偿，${m_r}^{*}\left(n\right)=m_r\left(n\right)e^{j\widehat{ϵ}}$然后对频偏补偿后的信号m_t^*(n)进行FFT变换，转换成频域序列M_r^*(n)；M_r^*(n)＝FFT(m_r^*(n))对发射端同步信息序列m_t(n)进行FFT变换，转换成频域序列M_t(n)；M_t(n)＝FFT(m_t(n))FFT点数为N，N选取128、512、1024、2048这些2的幂次值；将M_r^*(n)与M_t(n)进行互相关运算：$C\left(f\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{M}_t(n+f){M_r}^{*}\left(n\right),-(N-1)\le f\le (N-1)$根据计算得到的最大互相关值所对应的频率作为整数倍频偏；步骤四：频偏值有效性判别；将接收端的I，Q两路数据分别进行各自的小数倍和整数倍频偏值补偿，根据得到的频偏补偿后的I^*、Q^*两路数据进行能量计算，I^*2+Q^*2，以此作为频偏值有效性的判别，如果(I^*2+Q^*2)>(I²+Q²)，则此频偏值有效，将以此作为接收信号的频偏补偿值；反之，则判为无效，重新进行迭代计算。