[發(fā)明專利]基于最大似然的短波通信頻偏估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910631108.3
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110278170B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張凱;陳測庫;王小軍;仇妙月
• 申請（專利權(quán)）人: 西安烽火電子科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00;H04L27/26
• 代理公司: 西安睿通知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 寇蘭英

本發(fā)明公開了一種基于最大似然的短波通信頻偏估計方法，該方法的具體步驟為：發(fā)射端發(fā)射用戶待傳輸數(shù)據(jù)，用戶待傳輸數(shù)據(jù)與其前端的同步序列形成數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)通過數(shù)字上變頻處理，得到發(fā)射數(shù)據(jù)序列；發(fā)射數(shù)據(jù)序列經(jīng)過短波信道傳輸和同步采樣，在接收端獲得接收數(shù)據(jù)序列；采用最大似然準(zhǔn)則對接收數(shù)據(jù)序列進(jìn)行頻偏估計，得到接收數(shù)據(jù)序列的頻偏估計值。本發(fā)明解決了由誤差較大而造成信號相位的旋轉(zhuǎn)、產(chǎn)生不可糾錯誤、系統(tǒng)性能急劇惡化等問題；提高估計精度的同時不需要進(jìn)行信道估計，大大降低了計算復(fù)雜度；同時，避免了對接收機(jī)晶振頻率的頻繁改變，無需增加設(shè)備成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于短波通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于最大似然的短波通信頻偏估計方法。

背景技術(shù)

短波通信是指波長在100米-10米之間，頻率范圍3MHz-30MHz的一種無線電通信技術(shù)。短波通信發(fā)射的電波要經(jīng)電離層的反射才能到達(dá)接收端，通信距離較遠(yuǎn)，是遠(yuǎn)程通信的主要手段。盡管新型無線電通信系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，但是短波通信這一古老和傳統(tǒng)的通信方式仍然受到全世界的普遍重視，不僅沒有淘汰，反而還在不斷快速發(fā)展，因為它有著其它通信系統(tǒng)不具備的優(yōu)點(diǎn)：首先，短波是唯一不受網(wǎng)絡(luò)和中繼制約的遠(yuǎn)程通信手段。例如發(fā)生戰(zhàn)爭或災(zāi)害，衛(wèi)星受到攻擊時，短波的抗毀能力和自主通信能力是其他通信設(shè)備無法媲美的；其次，山區(qū)、戈壁和海洋等偏遠(yuǎn)地區(qū)通信主要靠短波；最后，低廉的通信費(fèi)用也使得短波具有廣闊的市場。

在進(jìn)行短波通信時為了方便信息傳輸，在發(fā)送端通常將攜帶了信息的低頻信號上變頻為頻率范圍在3MHz-30MHz的高頻信號，這一過程需要一個高頻載波。經(jīng)信道傳輸后，接收端為了提取有用信息，需要將接收到的高頻信號下變頻至低頻信號，這一過程需要一個與發(fā)送端頻率完全相同的高頻載波。然而由于電子元器件的制作工藝、電路板的布線等因素影響，使得發(fā)送與接收兩端產(chǎn)生的載波頻率不可能完全相同，總是存在一個誤差。當(dāng)此誤差較小時，接收機(jī)雖然能夠正常接收并解調(diào)信號，但是其性能夠大大下降；當(dāng)此誤差較大時，就會造成信號相位旋轉(zhuǎn)，將產(chǎn)生不可糾錯誤，使得通信系統(tǒng)性能急劇惡化。

在申請?zhí)枮镃N201010608140.9，發(fā)明名稱為《一種頻偏估計的方法及裝置》的專利中，通過歷史頻偏值對接收數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏預(yù)補(bǔ)償；對補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)進(jìn)行信道估計和頻偏估計，得到當(dāng)前子幀的第一頻偏估計值；利用當(dāng)前子幀的第一頻偏估計值對頻偏預(yù)補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次頻偏補(bǔ)償。該估計方法在頻偏估計時，需要進(jìn)行信道估計，帶來了計算量的增加。在申請?zhí)枮镃N201310283549.1，發(fā)明名稱為《一種頻偏估計即補(bǔ)償?shù)姆椒ā返膶＠校?dāng)接收到無線幀后半段晶振調(diào)整周期是否到達(dá)，而后用當(dāng)前幀估計頻偏△f調(diào)整晶振頻率，從而消除頻偏。該方法雖然不需信道估計，但卻需要不斷地改變接收機(jī)的晶振頻率來達(dá)到去頻偏的目的，這就需要晶振為可控振動器，對振動器的要求非常高，增加了設(shè)備成本。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提出一種基于最大似然的短波通信頻偏估計方法，解決了由誤差較大而造成信號相位的旋轉(zhuǎn)、產(chǎn)生不可糾錯誤、系統(tǒng)性能急劇惡化等問題；提高估計精度的同時不需要進(jìn)行信道估計，大大降低了計算復(fù)雜度；同時，避免了對接收機(jī)晶振頻率的頻繁改變，無需增加設(shè)備成本。

本發(fā)明的技術(shù)原理：針對由收發(fā)兩端的頻率誤差(簡稱頻偏)所帶來的性能惡化，在下變頻后還未進(jìn)行解調(diào)前，采用最大似然準(zhǔn)則對信號進(jìn)行頻偏估計，人為的將此頻偏從下變頻的信號中去除，進(jìn)而使進(jìn)入解調(diào)器的數(shù)據(jù)是無頻偏數(shù)據(jù)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以解決。

基于最大似然的短波通信頻偏估計方法，包括以下步驟：

步驟1，發(fā)射端發(fā)射用戶待傳輸數(shù)據(jù)，所述用戶待傳輸數(shù)據(jù)與其前端的同步序列形成數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)通過數(shù)字上變頻處理，得到發(fā)射數(shù)據(jù)序列；

步驟2，所述發(fā)射數(shù)據(jù)序列經(jīng)過短波信道傳輸和同步采樣，在接收端獲得接收數(shù)據(jù)序列；

步驟3，采用最大似然準(zhǔn)則對接收數(shù)據(jù)序列進(jìn)行頻偏估計，得到接收數(shù)據(jù)序列的頻偏估計值。