极低信噪比下频率偏移的估计与补偿方法

摘要

本发明公开了一种极低信噪比下频率偏移估计与补偿方法，主要解决现有频偏估计方法精度差，计算量大的问题。其步骤是：接收端对同步后的接收信号粗频偏估计后，再以非均匀步长迭代方式对接收信号进行迭代跟踪，得到新的待补偿序列并对其进行快速傅立叶变换，得到本次谱线峰值，与上一次运算得到的谱线峰值作比较，直至本次迭代谱线峰值小于上一次迭代谱线峰值；对待补偿序列再反向迭代一次并作快速傅立叶变换，得到反向谱线峰值；根据正向迭代次数选取相邻三个谱线峰值作二次差值运算，求得频偏估计值，对原接收信号进行频偏补偿。本发明具有计算量少，估计精度高的优点，用于在极低信噪比环境下的通信系统中实现频率偏移的估计与补偿。

主权项

1.一种极低信噪比下频率偏移的估计与补偿方法，包括如下步骤：(1)接收端同步后将接收信号r(n)中长度为N的前导序列和本地扩频序列p(n)对应位相乘，得到序列式中Δf表示频率偏移，n表示码元在序列中的位置1≤n≤N，N表示前导序列长度，T表示码元时间，表示随机相位；(2)对序列进行快速傅立叶变换，并存储谱线峰值及其左右两条谱线的幅度值；(3)根据峰值谱线左右相邻两条谱线幅度大小，判断频率偏移的迭代方向，如果左边相邻谱线幅度大于右边相邻谱线幅度时，即向左迭代，γ＝-1；反之，向右迭代，γ＝1；当两者相等时，无需进行迭代，同时根据频率偏移估计的精度要求确定初始迭代步长h；(4)根据方向参数γ和迭代步长h′确定迭代因子J＝e^{-j2π(γh′)/(NT)}，式中T是伪随机序列码元间隔，N是伪随机序列序列的长度，初次迭代时h′＝h；(5)运用迭代因子J对待补偿序列进行频率偏移补偿，得到新的待补偿序列，初次频率偏移补偿时，待补偿序列为步骤(1)得到的序列(6)对新的待补偿序列进行快速傅立叶变换，得到的本次谱线峰值，并与上一次运算得到的谱线峰值进行比较，谱线峰值的初始值为步骤(2)中计算得到的谱线峰值；(7)如果得到的本次迭代谱线峰值大于上一次迭代谱线峰值，记录本次迭代谱线峰值和迭代次数，对新的待补偿序列进行非均匀步长迭代，直到得到的本次迭代谱线峰值小于上一次迭代谱线峰值；(8)将步骤(3)中确定的频率偏移迭代方向反向，并将迭代步长缩短1/2后代入迭代因子公式J中，对待补偿序列再反向迭代一次，并做快速傅立叶变换，得到反向谱线峰值；(9)统计正向迭代次数，如果次数超过1次，在最后四次快速傅立叶变换得到的四个谱线峰值位置中选取满足“两头小，中间大”条件的相邻三个位置，若次数为1次，则共进行了三次快速傅里叶变换，选取该三次快速傅立叶变换得到的三个谱线峰值位置；(10)根据二次差值公式对选取的三个谱线峰值的位置做二次差值运算，求得频率偏移的估计值；(11)利用求得的频率偏移的估计值对原接收信号r(n)进行频率偏移的补偿，得到新的接收信号。