[發(fā)明專利]基于歸一化EM算法的MPSK系統(tǒng)載波相位恢復(fù)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011020324.3
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112187689A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 滿欣;陳旗;林曉烘
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號: H04L27/18
• 分類號: H04L27/18
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 孔敏

一種基于歸一化EM算法的MPSK系統(tǒng)載波相位恢復(fù)方法，包括如下步驟：提取逐個接收樣本信號的瞬時相位信息；提取LDPC譯碼器輸出的逐個符號后驗(yàn)均值的相位信息；將上述兩類相位信息逐個對應(yīng)相減，并進(jìn)行模2π操作；對模2π操作的相位差序列進(jìn)行平均處理，獲得單次迭代的載波相偏估計(jì)值；通過多次迭代循環(huán)上述操作，直至達(dá)到算法設(shè)定的迭代次數(shù)上限，進(jìn)而獲得載波相偏估計(jì)值；將接收樣本信號進(jìn)行上述獲得的載波相偏估計(jì)值的相位反轉(zhuǎn)補(bǔ)償，即可達(dá)成載波相位恢復(fù)的目的。本發(fā)明僅利用接收信號的相位域信息，用相位減法代替復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算，用實(shí)數(shù)累加代替復(fù)數(shù)累加，可在EM算法工作的低SNR環(huán)境下有效恢復(fù)載波相位，簡化后的算法性能損失很少。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信信號處理領(lǐng)域，具體是一種基于歸一化EM算法的MPSK系統(tǒng)載波相位恢復(fù)方法。

背景技術(shù)

同步過程需要估計(jì)許多參數(shù)(例如載波頻率偏移，相位偏移，定時誤差等)，這對于通信系統(tǒng)而言至關(guān)重要。關(guān)于載波相位偏移估計(jì)的傳統(tǒng)方法，主要具有數(shù)據(jù)輔助(DA)、非數(shù)據(jù)輔助(NDA)或面向判決(DD)等三種工作模式。

盡管上述傳統(tǒng)算法在未編碼的常規(guī)通信系統(tǒng)中效果較好，但對于具有強(qiáng)大的糾錯碼(例如LDPC碼)的現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)而言卻存在較多的缺陷。由于此類系統(tǒng)通常工作在低信噪比(SNR)條件下，常規(guī)估算方法如果采用數(shù)據(jù)輔助(DA)工作模式，則需要利用較多的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)才能達(dá)到較好的估計(jì)性能，造成頻譜和功率資源浪費(fèi)；如果采用非數(shù)據(jù)輔助(NDA)或面向判決(DD)工作模式，則難以達(dá)成期望的估計(jì)性能。因此，此時需要采取更有效的方法，一些研究人員通過利用編碼信息中隱藏的知識來輔助提高估計(jì)性能。

在文獻(xiàn)一(Zhang.L and Burr.A,“A novel carrier phase recovery methodfor turbo coded qpsk systems”.Proceedings of European Wireless(EM’02),Florence,Italy,Feb 2002,pp.817-821)中，作者采用來自譯碼過程的所謂外在信息來進(jìn)行相位估計(jì)；

文獻(xiàn)二(Lottici.V and Luise.M,“Carrier phase recovery for turbo codedlinear modulations”.Proceedings of IEEE International Conference onCommunications(ICC’02),New York,USA,Apr 2002,pp.1541-1545) 提出了一種近似的ML方法來迭代估計(jì)載波相位，這也是文獻(xiàn)三 (Moon.T,“The expectation-maximizationalgorithm”.IEEE SIGNAL PROC MAG,no.13,1996,pp.47-60)中提出的基于EM的同步器的一種近似。

上面介紹的EM算法對于采用了LDPC等強(qiáng)大編碼技術(shù)的通信系統(tǒng)而言，即使是低信噪比(SNR)環(huán)境下也可以有效工作。但是，由于大量復(fù)數(shù)乘法及累加器的使用，上述方法在具體實(shí)現(xiàn)時是比較復(fù)雜的。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于歸一化EM算法的MPSK系統(tǒng)載波相位恢復(fù)方法，該方法僅利用接收信號的相位域信息，用相位減法代替復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算，用實(shí)數(shù)累加代替復(fù)數(shù)累加，仿真結(jié)果表明，該簡化方法可以在EM算法工作的低SNR環(huán)境下有效恢復(fù)載波相位，簡化后的算法性能損失很少。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于歸一化EM算法的MPSK系統(tǒng)迭代載波相位估計(jì)方法，包括如下步驟：

(1.1)提取逐個接收樣本信號的瞬時相位信息；

(1.2)提取LDPC譯碼器輸出的逐個符號后驗(yàn)均值的相位信息；

(1.3)將步驟(1.1)和步驟(1.2)得到兩類相位信息逐個對應(yīng)相減，并進(jìn)行模2π操作；