[發明專利]基于差分星座軌跡圖的OQPSK信號盲頻偏估計方法

在審

• 申請號: 202010495846.2
• 申請日: 2020-06-03
• 公開（公告）號: CN111628950A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 過烽;梅沁;李達;華梁;王佳瑜;丁罕;徐曉偉;莫靜泱;虎嘯;沈超;劉科可;李雙龍;方昊
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司無錫供電分公司;南京東科優信網絡安全技術研究院有限公司
• 主分類號: H04L27/227
• 分類號: H04L27/227;H04L27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于差分星座軌跡圖的OQPSK信號盲頻偏估計方法。該方法包括了差分星座軌跡圖生成、對稱軸估計和頻偏估計三個部分。接收端已知信號的符號速率，進行偶數倍過采樣，不需要訓練序列等信息進行同步處理。接收端將接收的信號進行特定的非線性處理，然后按一定的差分間隔進行差分處理，投影到復平面上生成若干差分星座軌跡圖。接著，接收端對每個差分星座軌跡圖進行對稱軸估計和對稱性度量，選擇對稱性最好的差分星座軌跡圖的對稱軸作為最終的對稱軸估計結果。最終，接收端基于對稱軸和頻偏、差分區間和采樣率的特定關系，得到盲估計的頻偏值。該發明可以被用于IEEE 802.15.4等采用OQPSK調制方式的系統的頻率偏差估計。

技術領域

本申請涉及通信領域，尤其涉及OQPSK調制方式通信系統的頻率偏差的獲取方法。此外，本申請也可以用在需要獲得OQPSK通信系統射頻指紋特征的目標識別系統中。

背景技術

OQPSK調制是在QPSK基礎上發展起來的一種恒包絡數字調制技術。它將同相和正交兩支路的碼流在時間上錯開了半個碼元周期。由于兩支路碼元半周期的偏移，每次只有一路可能發生極性翻轉，不會發生兩支路碼元極性同時翻轉的現象。因此，OQPSK信號相位只能跳變0°、±90°，不會出現QPSK調制中存在的180°相位跳變。

IEEE 802.15.4標準即Zigbee描述了低速率無線個人局域網的物理層和媒體接入控制協議，適用于在短距離范圍內的低功耗、低速率無線覆蓋。其中，IEEE 802.15.4標準在2.4GHz和868/915MHz頻段使用的調制方式是直接序列擴頻的OQPSK調制，采用了半正弦成型濾波器。由于IEEE 802.15.4標準面向的是低成本、低耗電的應用，因此基于其標準設計的接收端采用的是非相干解調方式，其硬件設計的電路一般也選用經濟性較好的元器件，其元器件本身的偏差較大，發射機和接收機會產生一定的頻偏。

載波頻偏不僅是射頻指紋的一個重要特征，要獲取其他射頻指紋特征也需要對頻偏進行精確的估計和補償。傳統的頻偏估計算法通常通過前導或者訓練序列來實現，在頻偏較大時還需要進行頻偏搜索和預補償，復雜度較高，實時性相對較差。然而，被動射頻指紋識別系統有時需要工作在盲的場景下，即對于發射機只知道很少一部分參數細節，且目標設備的頻偏范圍大，實時性要求高，因此，需要純盲的高實時性方法來估計載波頻偏。本發明基于差分星座軌跡圖的對稱性，提出了一種通過估計差分星座軌跡圖對稱軸角度來盲估計頻偏的方法，大大提高了頻偏估計的范圍和實時性。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種基于差分星座軌跡圖的OQPSK信號盲頻偏估計方法，由于OQPSK信號的部分差分星座軌跡圖具有對稱性，且對稱軸和信號頻偏存在特定的關系。因此，通過估計特定差分星座軌跡圖的對稱軸可以有效估計信號的頻偏，不需要同步序列，也不需要進行頻率搜索，將可以提高系統的頻偏估計速度和范圍。

本申請提出了一種基于差分星座軌跡圖的OQPSK信號盲頻偏估計方法，包括了如下的步驟：

步驟A具體為，接收端下變頻接收得到基帶OQPSK信號，其中，代表發送的OQPSK符號樣點，A代表OQPSK符號的恒定相位，代表傳輸符號對應的相位，其中滿足代表相鄰符號之間沒有的相位突變，為非零整數，代表接收端采樣率為目標信號符號速率的倍，代表發射端和接收端之間待估計的頻偏，代表接收端采樣時間間隔，代表發射端和接收端之間的相偏，代表信道噪聲。

步驟B具體為，接收端對接收的基帶OQPSK信號進行相位乘以4的非線性處理來消除部分OQPSK調制，，其中，和分別代表接收基帶信號的幅度和相位。

步驟C具體為，接收端對非線性處理后的信號進行差分間隔為的差分處理生成個差分信號，其中，差分間隔為的非零整數倍。接收端將這個差分信號投影到復平面上生成對應的張差分星座軌跡圖。