[發明專利]適用于高靈敏度星載ADS-B接收機的頻偏及相偏估計方法

有效

• 申請號: 202010772113.9
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111865865B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 屈劍明
• 申請（專利權）人: 北京空天智數科技有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 郭澤培

1.一種適用于高靈敏度星載ADS-B接收機的頻偏及相偏估計方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：對于已進行過前期處理的ADS-B數字基帶信號，進行粗頻偏和相偏估計與補償；

S2：進行低通濾波和信號同步；

S3：進行非相干解調；

S4：進行精頻偏和相偏估計與補償；所述精頻偏和相偏估計與補償，包括：

剔除低置信度位；

進行非均勻信號插值；

采用最小二乘法擬合曲線計算精粗頻偏和相偏估計的頻偏和相偏值；

所述進行非均勻信號插值，包括：

對長度為240的矩陣Y內部存在的0值進行插值，使得時間矩陣X₀固定，矩陣R也固定為維度為2*240的矩陣；

非均勻采樣信號的線性插值算法的狀態機包括：

IDLE：表示空閑狀態，如果啟動信號為高電平，進入WAIT_NO_ZERO狀態，并把第一個數據值存入移位寄存器；

WAIT_NO_ZERO：表示等待下一個非0值的到來，繼續讀取數據，每一個有效數據都進入移位寄存器；如果非0值到來，進入CAL_OUTPUT_CLEAR狀態，如果依舊為0值，依舊在本狀態；如果計數值≥241，說明數據第240位不為非零值，進入COMPLETE_END狀態；

CAL_OUTPUT_CLEAR：根據移位寄存器內存入的非零的首個和末尾的寄存器的數值進行線性插值計算，輸出除末尾寄存器的插值后的值并且清零除去末尾的寄存器的值，如果計數值≥242，說明數據第240位為非零值，插值完畢，進入IDLE狀態；如果計數值242，進入WAIT_NO_ZERO狀態繼續等待非零值的到來；

COMPLETE_END狀態：根據前面插值計算相位的平均增量來計算240位數據后幾個連續0值的插值結果并輸出，輸出完成后，進入IDLE狀態；

在RAM中存儲的矩陣R的值和插值后輸出的Y矩陣根據F＝RY進行相乘并累加計算出頻偏和相偏值；根據產生的頻偏相偏值，利用CORDIC模塊作為NCO，利用相位累加器產生角度，產生初始相位為相偏，頻率為頻偏的正弦和余弦波與原信號相乘進行補償；

S5：進行相干解調；

S6輸出ADS-B消息。

2.根據權利要求1所述的適用于高靈敏度星載ADS-B接收機的頻偏及相偏估計方法，其特征在于：步驟S1中所述前期處理包括初始濾波，初始同步，標識出信號所在的范圍，對信號進行分段處理，使每個信號段內僅包含一條ADS-B消息。

3.根據權利要求2所述的適用于高靈敏度星載ADS-B接收機的頻偏及相偏估計方法，其特征在于：步驟S1中所述進行粗頻偏和相偏估計，包括：

對信號進行快速傅里葉變換計算；

將計算結果與無頻率偏移的信號頻譜進行比對；

計算頻譜搬移量，得到粗頻偏估計出的數值；

計算FFT頻譜峰值的相位，得到粗相偏估計出的數值。

4.根據權利要求3所述的適用于高靈敏度星載ADS-B接收機的頻偏及相偏估計方法，其特征在于：步驟S1中所述進行粗頻偏和相偏補償，包括：

利用產生正弦值和余弦值的坐標旋轉數字計算機CORDIC模塊作為數字控制振蕩器NCO，利用相位累加器產生角度作為CORDIC模塊的相位輸入，產生初始相位為相偏，頻率為頻偏的正弦和余弦波與原信號相乘進行補償。

5.根據權利要求1所述的適用于高靈敏度星載ADS-B接收機的頻偏及相偏估計方法，其特征在于：所述步驟S2中，將信號經過一個帶寬為信號帶寬的升余弦濾波器，進一步提升信噪比，然后通過信號同步確定信號段內精確的幀頭位置。

6.根據權利要求1所述的適用于高靈敏度星載ADS-B接收機的頻偏及相偏估計方法，其特征在于：步驟S3中所述非相干解調包括位判決與置信度提取、檢錯與糾錯；所述位判決與置信度用于提取獲得每個可能消息的比特譯碼結果和置信度矩陣；所述檢錯與糾錯用于提升非相干解調的正確譯碼率并且校驗譯碼結果是否正確。