[發明專利]基于導頻聯合編碼輔助的SOQPSK載波同步方法

有效

• 申請號: 201410177855.1
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103916357B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 孫錦華;韓會梅;余忠洋;丁玉杰;王雪梅;劉鵬
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L25/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及數字通信中利用導頻和編碼輔助來獲取載波同步的方法。該載波同步方法適用于采用Turbo乘積碼TPC編碼、成形偏移正交相移鍵控SOQPSK調制的短幀突發通信系統中，可用于軍事通信、衛星通信、遙測通信。

背景技術

短幀突發通信系統廣泛應用在軍事通信、衛星通信和遙測通信等領域，而這些領域中的工作信道均屬于功率和帶寬雙重受限信道。成形偏移正交相移鍵控SOQPSK信號是一種頻譜高效的連續相位調制方式，具有包絡恒定，功率有效性高等特點，在上述通信領域中是最常用的調制方式之一。Turbo乘積碼是一種適用于信道具有復雜干擾特性的信道編碼方式，具有能同時糾正隨機錯誤和突發錯誤，碼構造簡單等特點，在上述通信領域中是常用的編碼方式之一。在短幀突發通信中，由于通信雙方相對移動產生的多普勒效應，使接收信號產生較大的頻偏，為保證采用TPC編碼、SOQPSK調制的短幀突發通信系統能夠在大頻偏環境下可靠的工作，載波同步是需要解決的關鍵問題。

載波同步按是否采用訓練序列可以分為數據輔助同步方法和非數據輔助同步方法。數據輔助同步方法具有估計精度高，計算簡單，捕獲范圍大等優點，因此適用于短幀突發通信系統中。傳統的數據輔助類算法如ML,Kay,Fitz及改進的Kay算法等不能兼顧工作信噪比門限和估計范圍，且需要通過增加導頻符號數來提高估計的精確度，從而獲得較好的系統性能，但降低了系統傳輸的有效性，不適合短幀突發系統。近年來，人們發現導頻和編碼聯合輔助的載波同步方法，可有效的實現低信噪比下的載波同步。

Jinhua Sun,Xuemei Wang和Xiaojun Wu在“Joint Time-Domain Correlation and Code-Aided Carrier Syncronization”(ICSPCC2013，PP1-6，Aug.2013)中提出了一種Turbo碼輔助的迭代載波同步的方法。該載波同步方法首先利用兩段導頻，通過時域互相關算法進行載波粗估計并補償，之后將補償后的信號送Turbo譯碼器進行第一次譯碼，分別求出信息位和校驗位的軟信息，并硬判決為QPSK信號，然后將接收信號與硬判決QPSK信號，通過時域相關算法進行載波細估計，并用該頻偏估計值重新校正接收信號，再進行第二次譯碼，與第一次譯碼相同，得到第二次估計的頻偏值，并將該估計值重新校正接收信號，再進行第三次譯碼，…，以此類推，直到滿足一定的迭代次數，即可得到最終的載波偏差估計值。該方法簡單易于實現，適合突發，短幀，低信噪比的通信系統。但是這種方法的頻偏估計范圍受限，無法抵抗大頻偏的影響，其歸一化頻偏估計范圍僅為|ΔfT|＜1.5×10^-3。

為了解決大頻偏下的載波同步問題，孫錦華，劉鵬等提出的專利申請“基于旋轉平均周期圖和解調軟信息的載波同步方法”(申請日：2013.05.15，申請號：CN201310180622，公開號：CN103281280A)中公開了一種基于旋轉平均周期圖(RPA:Rotational Periodogram Averaging)聯合SOQPSK解調軟信息的載波同步方法。該方法首先利用導頻基于RPA算法進行載波粗估計，然后在粗估計值附近進行分步搜索，以SOQPSK最大均方軟輸出為準則，得到精確的頻偏和相偏值，實現有效的載波同步。該方法的優點是估計范圍大，其歸一化頻偏估計范圍為-0.5～0.5，但該方法細估計的復雜度較高，運算量較大。

綜上所述，現有的估計方法不能同時保證大的估計范圍和低的復雜度，即在估計范圍比較大的情況下，復雜度比較高，而復雜度比較低的情況下，估計范圍比較小。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提出一種基于導頻聯合編碼輔助的SOQPSK載波估計方法，以擴大估計范圍，減小估計復雜度。

實現上述目的技術思路是，將導頻利用旋轉平均周期圖RPA和時域相關和算法進行粗估計與使用編碼輔助方法進行細估計相結合，即根據不同頻偏對信號誤比特性能的影響，得到滿足信噪比損失條件下所需要的細估計的估計精度和粗估計的估計精度，從而確定細估計所需的Turbo乘積碼TPC塊數及粗估計所需的Turbo乘積碼TPC塊數，并由粗估計所需的Turbo乘積碼TPC塊數及粗估計的估計精度，確定導頻符號長度范圍，進而確定導頻符號長度，利用細估計參數和粗估計參數進行估計。

本發明的技術方案包括如下步驟：

(1)細估計參數確定步驟：