[發(fā)明專利]一種循環(huán)前綴線性調(diào)頻信號的頻率估計方法與裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010323876.5
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111539323A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳迪;胡濤;劉揚;牛朝陽;訾柳清
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F17/14
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東;黃晶

本發(fā)明涉及一種循環(huán)前綴線性調(diào)頻信號的頻率估計方法與裝置，屬于信號頻率估計技術(shù)領(lǐng)域，獲取待識別信號，對待識別信號進行重采樣處理，得到復基帶信號；計算復基帶信號的自相關(guān)系數(shù)，確定自相關(guān)系數(shù)中的峰值時刻；計算復基帶信號與設(shè)置的參考波形間的互相關(guān)系數(shù)，確定互相關(guān)系數(shù)中的峰值時刻；參考波形的調(diào)頻斜率與待識別信號的調(diào)頻斜率相同；根據(jù)自相關(guān)系數(shù)中的峰值時刻和互相關(guān)系數(shù)中的峰值時刻的時間差，計算待識別信號的粗頻率估計；計算待識別信號的殘余頻率偏差，將殘余頻率偏差與待識別信號的粗頻率估計之間的和，作為待識別信號的最終頻率。本發(fā)明的頻率估計方法相對現(xiàn)有技術(shù)，能夠快速、準確的估計出信號的頻率，且頻率估計的范圍大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號頻率估計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種循環(huán)前綴線性調(diào)頻信號的頻率估計方法與裝置。

背景技術(shù)

正交頻分復用(OFDM)技術(shù)是一種正交的多載波傳輸技術(shù)，由于其具有良好的抗頻率選擇性衰落和多徑傳輸引起的碼間干擾而得到廣泛的應(yīng)用。在OFDM系統(tǒng)設(shè)計中，通常采用循環(huán)前綴、前導序列、內(nèi)插導頻等方式使得接收方能夠準確進行定時、頻率偏差和信道估計。線性調(diào)頻信號(Linear Frequency Modulated,LFM)信號具有高處理增益、低發(fā)射功率、抗多普勒頻移等優(yōu)點，在雷達、擴頻通信、水聲通信等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。因此，在一些多徑傳輸和多普勒效應(yīng)明顯的通信系統(tǒng)中，將OFDM信號與LFM信號相結(jié)合使用，如大疆無人機的無線圖傳系統(tǒng)，為了滿足遠距離、高速度的實時視頻傳輸，采用內(nèi)插LFM信號的方式用于信道探測和多普勒頻移估計。又如，在一些水聲通信系統(tǒng)中，以LFM信號作為前導序列用于解決水聲信道傳輸中的多徑時延和多普勒效應(yīng)。

目前，為了保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一致性，對LFM信號也加入循環(huán)前綴保護間隔，形成了循環(huán)前綴線性調(diào)頻(Cyclic Prefix Linear Frequency Modulated,CP-LFM)信號，對CP-LFM信號的頻率估計是對其接收處理的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)有技術(shù)中，由于CP-LFM信號基含有循環(huán)前綴結(jié)構(gòu)，可以利用循環(huán)前綴進行最大似然定時和頻率偏差估計，但該方法的頻偏估計范圍只有子載波帶寬的一半，難以滿足大頻率偏差下的要求。

現(xiàn)有技術(shù)中，作者張希會等人于2008年8月在期刊《信號處理》第24卷第4期發(fā)表的名稱為《基于分數(shù)傅里葉變換的LFM信號參數(shù)估計預判法》的論文中，利用分數(shù)階傅里葉變換對LFM信號的載波頻率進行估計，但該方法計算復雜度高，而且需要事先知道信號的到達時刻，無法滿足對信號頻率估計的快速性和準確性要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種循環(huán)前綴線性調(diào)頻信號的頻率估計方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)無法滿足對信號頻率估計的快速性和準確性要求的問題。同時，還提出一種循環(huán)前綴線性調(diào)頻信號的頻率估計裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)無法滿足對信號頻率估計的快速性和準確性要求的問題。

基于上述目的，一種循環(huán)前綴線性調(diào)頻信號的頻率估計方法的技術(shù)方案如下：

獲取待識別信號，對所述待識別信號進行重采樣處理，得到復基帶信號；

計算所述復基帶信號的自相關(guān)系數(shù)，確定所述自相關(guān)系數(shù)中的峰值時刻；

計算所述復基帶信號與設(shè)置的參考波形間的互相關(guān)系數(shù)，確定所述互相關(guān)系數(shù)中的峰值時刻；所述參考波形的調(diào)頻斜率與所述待識別信號的調(diào)頻斜率相同；

根據(jù)所述自相關(guān)系數(shù)中的峰值時刻和所述互相關(guān)系數(shù)中的峰值時刻的時間差，計算所述待識別信號的粗頻率估計；

計算所述待識別信號的殘余頻率偏差，將所述殘余頻率偏差與所述待識別信號的粗頻率估計之間的和，作為所述待識別信號的最終頻率。

基于上述目的，一種循環(huán)前綴線性調(diào)頻信號的頻率估計裝置的技術(shù)方案如下：