导频间距可变的载波频偏估计方法

摘要

本发明公开一种导频间距可变的载波频偏估计方法，主要解决现有技术频偏估计范围较小，且估计范围随数据长度增长而减小的问题。其实现步骤是：(1)根据不同频偏对长度为N符号的数据的影响，确定满足0.5dB信噪比损失条件下的归一化的频率偏移值R；(2)根据归一化频率偏移值R确定最小导频长度L；(3)根据系统所需的最小归一化估计范围J确定初始间距D；(4)根据初始间距确定初始帧结构；(5)利用初始帧结构仿真估计精度并判断,最终确定导频间距；(6)利用最终确定的导频间距，确定最终的帧结构；(7)利用确定的最终帧结构进行载波频偏估计。本发明在估计精度为5×10-5的条件下，归一化的估计范围可达到-2.25×10-3～2.25×10-3，可用于无线通信系统的载波同步和无线信道估计。

主权项

一种导频间距可变的载波频偏估计方法，包括：（1）根据不同频偏对长度为N符号的数据的影响，确定满足0.5dB信噪比损失条件下的归一化频率偏移值R＝ΔfTs，其中，Δf指频率偏移值，Ts指载波周期；（2）根据归一化频率偏移值R确定最小导频长度L；（3）根据系统所需的最小归一化估计范围J=FTs，其中，F为估计范围，Ts指载波周期，J<0.01；确定最大导频间距Dmax＝1/2J，并令导频间距D=Dmax;（4）根据最小导频长度L，导频间距D以及数据长度N确定初始帧结构：(4a)该帧有两段导频，即前段导频和后段导频，两段导频长度均为L/2符号；(4b)该帧有两段数据，即第一段数据和第二段数据，第一段数据长度N1为：N1＝D‑L/2符号，第一段数据位于两段导频之间；第二段数据长度N2为：N2＝N‑N1符号，第二段数据位于后段导频后。（5）对使用初始帧结构的数据运用相关函数和频率估计算法进行频率估计，得到频率估计均方根误差E2；（6）将频率估计均方根误差E2与归一化频率偏移值R进行比较，若E2小于R，则减小导频间距D，重复步骤(4)‑(6)，直至E2等于R；（7）利用最小导频长度L，最终确定的导频间距D以及数据长度N，利用步骤(4)的方法确定最终的帧结构；（8）利用最终确定的帧结构进行载波频偏估计：(8a)发送端产生原始信号S,该原始信号S的数据帧格式为步骤（7）最终确定的帧格式；(8b)原始信号S经QPSK调制后得到调制后信号S1；取调制后信号S1的前L/2个数据作为S1的前段导频SP1，取调制后信号S1的第D+1到第D+L/2的数据作为S1的后段导频SP2；(8c)调制后信号S1经发送端发送，经信道传输，到达接收端；接收端接收到接收信号S2；取出接收信号S2的前L/2个数据，作为S2的前段导频SQ1,取 出接收信号S2的第D+1个到第D+L/2个数据，作为S2的后段导频SQ2；(8d)分别计算所述信号S2的前段导频去调制信号Z1和后段导频去调制信号Z2：Z1=SQ1×SP1*，Z2=SQ2×SP2*，其中SP1*为S1的前段导频SP1的共轭，SP2*为S1的后段导频SP2的共轭；(8e)利用下式计算得到频偏估计值f： f = 1 2 πDT s angle { Σ k = 1 L / 2 Z 1 k * Σ m = 1 L / 2 Z 2 m } , 其中，D表示导频之间的距离，Ts表示符号周期，angle表示求幅角函数，L为总导频长度，Z1k表示S2的前段导频去调制信号Z1的第k个元素，Z2m表示S2的后段导频去调制信号Z2的第m个元素。