[發明專利]基于FLF算法的低信噪比突發信號載波同步方法及系統

有效

• 申請號: 202011195937.0
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112333124B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 徐喜梅;王本慶;王帥;郭軍平;趙健;施淵籍;周一青;石晶林
• 申請（專利權）人: 中科南京移動通信與計算創新研究院
• 主分類號: H04L27/22
• 分類號: H04L27/22;H04L27/00;H04B7/185
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務所(普通合伙) 32360
• 代理人: 張帆

本發明提出一種基于FLF算法的低信噪比突發信號載波同步方法及系統，包括改進的基于FFT的頻偏粗同步模塊、基于LR的頻偏精同步模塊以及改進的FFML載波相偏同步模塊。所述頻偏粗同步模塊使用改進的基于FFT的頻偏估計算法做頻偏粗估計，把頻偏值送到壓控振蕩器，實現頻偏粗恢復，把頻偏降至精同步算法捕獲范圍；所述頻偏精同步模塊使用LR算法做頻偏精估計，進一步恢復載波頻偏；所述載波相偏同步使用改進的FFML算法做相位同步完成整個載波同步過程。

技術領域

本發明涉及一種衛星通信中低信噪比突發信號的載波同步技術，保證突發接收機能夠在衛星信道的低信噪比和大頻偏條件下做好載波同步。

背景技術

衛星技術和通信業務的發展使得衛星通信技術獲得了很大的進步，衛星通信標準不斷地與時俱進。DVB_S2作為衛星通信的第二代標準，是目前世界上大多數衛星通信系統所采用的標準。DVB_S2具有以下特點：1)在原有QPSK調制的基礎上，添加了8PSK、16APSK、32APSK調制技術。2)升余弦滾降系數由0.35，0.25，0.2三個可選參數。3)采用BCH和LDPC碼級聯。4)傳輸過程采用可變碼長編碼和調制方式。5)物理層幀結構由幀頭段(PLHEADER)、負載段、導頻段(pilot)、填充段(padding)等構成，其中幀頭段長度為90個符號，由SOF和PLSCODE構成，SOF長度為26個符號，PLSCODE長度為7個符號，經過RM編碼后為64個符號；負載段承載16200bit數據；導頻段的插入周期是16個時隙，每個導頻塊由36個符號構成；填充段為物理層補充字段，用于幀長對齊，其中導頻個數為n、最后一段負載段的時隙數s及填充段的符號數y由調制方式、幀長等參數決定。物理層幀結構的結構圖如圖1所示。DVB_S2相比于DVB_S標準其在傳輸效率、傳輸容量、可擴展性等方面的性能指標顯著提高。DVB_S2采用多頻時分多址(MF-TDMA)的接入體制已經是主流趨勢，是目前衛星通信的研究熱點。MF-TDMA的多址接入技術的接入方式由兩個變量確定，分別是用戶的載波頻率和發送時隙，它是結合時分多址(TDMA)和頻分多址(FDMA)的混合多址技術，由主控制站為每個用戶分配突發計劃。突發信號的最大特點是通信的發起時間不定，甚至會存在信號功率及通信時長隨機變化的可能，而突發接收機的主要任務就是在規定的時間內檢測到信號并給出相關參數估計值，尤其是對于高速運動載體間的通信，存在由載體高速運動產生的多普勒效應，給突發信號檢測及參數估計帶來了挑戰，因此在低信噪比應用場合這一問題顯得更為尖銳。如何保證接收機能夠在衛星信道的低信噪比和大頻偏條件下做好載波同步是本算法所要解決的問題。

發明內容

發明目的：提出一種基于FLF(FFT-LR-FFML)算法的低信噪比突發信號載波同步方法，以解決接收機在衛星信道的低信噪比和大頻偏條件下的載波同步問題。

技術方案：一種基于FLF(FFT-LR-FFML)算法的低信噪比突發信號載波同步方法，包括改進的基于FFT的頻偏粗同步、基于LR的頻偏精同步與改進的FFML載波相偏同步；

頻偏粗同步利用改進的基于FFT的頻偏估計算法做頻偏粗估計，把頻偏值送到壓控振蕩器，實現頻偏粗恢復，把頻偏降至精同步算法捕獲范圍；

頻偏精同步使用LR算法做頻偏精估計，進一步恢復載波頻偏；

載波相偏同步使用改進的FFML算法做相位同步完成整個載波同步過程。

所述頻偏粗同步模塊的主要任務是將接收信號的初始大頻偏降至下一模塊的可捕獲范圍內。本算法采用易于FPGA實現的基于FFT的頻偏估計，在低信噪比條件下為提高算法抗噪性能及估計精度，本算法在對接收的信號做去調制處理后，增加一步降噪處理，然后對降噪后的信號做FFT運算，進行粗頻偏估計。具體實現步驟如下所示：

步驟1、發送端數據采用M-PSK調制方式、通過包含頻偏相偏的AWGN信道、經正交下變頻、匹配濾波和理想采用后，其接收信號可表示為：