[發明專利]一種基于粒子濾波的符號同步方法

有效

• 申請號: 201210566909.4
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103036669A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 劉策倫;安建平;田露;卜祥元;盧繼華;王正歡;黃彥東;柯晟
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于粒子濾波的符號同步方法，其特征在于：實現步驟如下：

步驟1、對輸入的一路或兩路模擬基帶信號,進行采樣，得到數字信號；

其中，對于二進制調制，輸入的一路模擬基帶信號為x(t)，經模數轉換得到一路數字信號x(nT_s)；對于多進制調制，輸入的基帶信號為兩路模擬信號x_I(t)和x_Q(t)，經模數轉換后得到兩路信號x_I(nT_s)和x_Q(nT_s)；采樣率為f_s，采樣間隔為n為采樣點的序號；

步驟2、產生粒子；

按照設定的概率分布π,對每個符號周期產生N個粒子樣本，N個粒子樣本對應的定時偏差記為上標i表示樣本序號，i=1,2,…,N，下標r為符號周期序號，r=1,2,…；

步驟3、粒子濾波初始化；

步驟3.1，記r=1時產生的N個粒子樣本值為其中每一個粒子的重要性權值為

步驟3.2，將步驟3.1輸出的每個粒子重要性權值進行歸一化

w~1(i)=w1(i)Σi=1Nw1(i)=1N---(1)]]>

步驟3.3，計算定時偏差估計值

ϵ^1=Σi=1Nϵ1(i)w~1(i)---(2)]]>

步驟4、根據當前符號的定時偏差估計值對步驟一輸出的數字信號進行插值濾波，得到最佳采樣時刻的插值濾波輸出值，實現符號同步；

插值濾波采用頻域算法，具體步驟如下：

步驟4.1，對步驟一輸出的x(nT_s)信號進行K點FFT，得到頻譜R(kf_s/K)；

步驟4.2，對步驟4.1得到的頻譜R(kf_s/K)進行相位旋轉，得到去除定時偏差的頻域數據R′(kf_s/K)：

R′(kfs/K)=R(kfs/K)exp(j2πkfsϵ^rT/K)---(3)]]>

步驟4.3，對步驟4.2輸出的R′(kf_s/K)進行IFFT，輸出當前符號周期下插值濾波器的輸出x'(nT_s)，提取其中最佳采樣時刻的輸出值x′(rT)，T為碼元周期，實現當前符號周期的同步；

步驟5、根據步驟4的插值濾波最佳采樣時刻輸出值，計算r>1時的測量定時誤差u(r)；

對于二進制調制，第r個符號周期的測量定時誤差為：

u(r)=u(rT)=x′(rT-12T)[x′(rT)-x′(rT-T)]---(4)]]>

步驟6、對步驟5得到的測量定時誤差進行粒子濾波，得到對應符號周期的定時偏差估計值；

具體步驟如下：

步驟6.1,根據狀態方程及第r-1個符號周期的定時誤差，求得第r個符號周期對應的N個粒子樣本的定時偏差；

狀態方程為：

ϵr(i)=ϵr-1(i)+μr(i)---(6)]]>

其中，為系統噪聲；

步驟6.2,根據觀測方程，建立u(r)與的關系；

觀測方程根據u(r)與之間的S曲線得到，表示為

u(r)=-(4/T)sin(2πϵr(i))∫01/TG(f)G(1T-f)sinπfTdf+γr(i)---(15)]]>

其中，G(f)為濾波函數，為觀測噪聲；

步驟6.3,計算第r個符號周期中每一個粒子的重要性權值；

wr(i)=wr-1(i)p(u(r)|ϵr(i))p(ϵr(i)|ϵr-1(i))π(ϵr(i)|ϵ0:r-1(i),u(r))---(7)]]>

其中，表示第r個符號周期的N個粒子樣本點的重要性權值；表示在條件下定時誤差u(r)的概率密度；表示在條件下的概率密度；

步驟6.4,將步驟6.3輸出的第r個符號周期的每個粒子重要性權值進行歸一化：w~r(i)=wr(i)Σi=1Nwr(i)---(8)]]>

其中，表示第r個符號周期N個粒子樣本點的歸一化重要性權值；

步驟6.5,對步驟6.4輸出的歸一化權值進行重采樣；

表示重采樣后的N個粒子樣本值的定時偏差，重采樣后新粒子對應的權值為

步驟6.6,求取第r個符號周期重采樣后的定時偏差估計值

ϵ^r=Σi=1Nϵr′(i)w~r(i)---(9)]]>

步驟6.7，將步驟6.6計算得到的帶入步驟4，繼續步驟4至步驟6，直到實現所有符號周期的同步。