基于导频联合编码辅助的SOQPSK载波同步方法

摘要

本发明公开一种基于导频联合编码辅助的SOQPSK载波估计方法，主要解决现有技术估计复杂度高和估计范围小的问题。其实现步骤是：(1)确定粗估计参数和细估计参数；(2)利用粗估计参数进行粗估计，得到频偏粗估值f_co和相偏粗估值φ_co；(3)利用细估计参数进行细估计得到频偏细估值f_in和相偏细估值φ_in；(4)由频偏粗估计值f_co和频偏细估值f_in，得到最终的频偏估计值f＝f_co+f_in；(5)由相偏粗估值φ_co和相偏细估值φ_in，得到最终的相偏估计值φ＝φ_co+φ_in。本发明可将估计的归一化频偏范围提高到-0.5～0.5，且估计复杂度小，可用于无线通信系统的载波同步和无线信道估计。

主权项

一种基于导频联合编码辅助的SOQPSK载波同步方法，包括：(1)细估计参数确定步骤：(1a)产生数据长度为N₀＝N×t的二进制比特序列Y，其中N为正整数，t为一个Turbo乘积码TPC块编码前的数据长度；(1b)利用二进制比特序列Y，通过Turbo乘积码TPC编码，得到N个Turbo乘积码TPC块C_N；(1c)利用N个Turbo乘积码TPC块C_N，通过成形偏移正交相移键控SOQPSK调制，得到调制后的信号S_N；(1d)根据不同频偏对调制后的信号S_N的影响，确定满足0.2dB信噪比损失条件下的归一化频率偏移值Δf₁T_s和满足0.6dB信噪比损失条件下的归一化频率偏移值Δf₂T_s，其中，Δf₁、Δf₂指频率偏移值，T_s指码元周期；(1e)利用调制后的信号S_N，通过细估计算法，得到N₁个归一化剩余频偏(1f)根据归一化剩余频偏及归一化频率偏移值Δf₁T_s，确定细估计所需的Turbo乘积码TPC块数B_in；(2)粗估计参数确定步骤：(2a)产生数据长度都为L_P的前段导频序列R1和后段导频序列R2，其中L_P为200；(2b)利用前段导频序列R1、后段导频序列R2和N个Turbo乘积码TPC块C_N，通过时域相关算法，得到N₂个归一化剩余频偏(2c)根据归一化剩余频偏及步骤(1d)中确定的频率偏移值Δf₂T_s，确定粗估计所需的Turbo乘积码TPC块数B_co；(2d)利用粗估计所需的Turbo乘积码TPC块数B_co，得到个最大归一化频偏其中L_C为一个Turbo乘积码TPC块编码后的码元长度,$L_P^{\prime }=\mathrm{1,2},...,L_P^{\max };$(2e)产生长度为L′_P的导频信号集利用导频信号集和最大归一化频偏通过旋转平均周期图RPA算法，得到个标志信息(2f)利用个标志信息得到粗估计所需的导频符号长度(3)将数据帧中的数据结构设置为前段导频、第一段数据、后段导频、第二段数据，并根据步骤(1b)、(2c)、(2f)得到的结果，设前段导频和后段导频的符号长度均为第一段数据的符号长度为d₁＝B_co×L_C、第二段数据的符号长度为d₂＝(N‑B_co)×L_C；(4)粗估计步骤(4a)在接收端，将接收到的基带信号Z，送到载波估计器，取出基带信号Z前个数据，作为基带信号Z的前段导频P1；(4b)利用前段导频P1，通过旋转平均周期图RPA算法，得到频偏估计值f_R；(4c)利用频偏估计值f_R，通过复共轭相乘的方法，对接收信号Z进行校正，得到频偏校正信号Z′；(4d)取出频偏校正信号Z′的前个数据作为Z′的前段导频P2，取出Z′_k的第个符号到第个符号的数据作为Z′的后段导频P3；(4e)利用前段导频P2和后段导频P3，分别得到前段导频去调制信号P2^d＝P2×(P2')^*和后段导频去调制信号P3^d＝P3×(P3')^*，其中P2'和P3'为收发双方事先约定的发送信号的前段导频和后段导频，(P2')^*为P2'的共轭，(P3')^*为P′₃的共轭；(4f)利用前段导频去调制信号P2^d和后段导频去调制信号P3^d，通过时域相关算法，得到频偏估计值f_C；(4g)将频偏估计值f_R与频偏估计值f_C相加，得到频偏粗估值f_co＝f_R+f_C；(4h)利用前段导频去调制信号P2^d，通过最大似然算法，得到相位粗估值φ_co；(5)细估计步骤(5a)利用频偏粗估值f_co和相偏粗估值φ_co，通过复共轭相乘的方法，对接收信号Z进行校正，得到频偏校正信号Z″；(5b)利用频偏校正信号Z″，通过成形偏移正交相移键控SOQPSK解调，得到解调后的信号Z″′；(5c)取出解调后的信号Z″′的前个数据，作为Z″′的前段导频P4，取出Z″′的第个符号到第个符号的数据作为Z″′的第一段数据Q₁，取出Z″′的第个符号到第个符号的数据作为Z″′的后段导频P5，取出Z″′的第个符号到第个符号的数据作为Z″′的第二段数据Q₂；(5d)利用第一段数据Q₁和第二段数据Q₂，通过TPC译码，得到译码后的二进制比特信息A；(5e)利用二进制比特信息A，通过Turbo乘积码TPC编码，得到编码后的N个TPC块；(5f)将编码后的N个Turbo乘积码TPC块、前段导频P4、后段导频P5，通过复用模块，得到复用信号S1，即将前B_co个Turbo乘积码TPC块插入到前段导频P4和后段导频P5之间，将剩下N‑B_co个Turbo乘积码TPC块插入到后段导频P5后面；(5g)利用复用信号S1，通过成形偏移正交相移键控SOQPSK调制，得到调制后的信号S2；(5h)利用调制后的信号S2及频偏校正信号Z″，得到频偏校正信号Z″的去调制信号S3＝Z″×(S2)^*，其中(S2)^*为S2的共轭；(5i)利用去调制信号S3，通过时域相关算法，得到频偏细估值f_in；(5j)利用去调制信号S3及频偏细估值f_in，通过最大似然算法，得到相偏细估值φ_in；(6)将频偏粗估值f_co与频偏细估值f_in相加，得到最终的频偏估计值：f＝f_co+f_in；(7)将相偏粗估值φ_co与相偏细估值φ_in相加，得到最终的相偏估计值：φ＝φ_co+φ_in。