[發(fā)明專利]基于全相位頻譜糾正的Costas序列時頻聯(lián)合同步方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011532813.7 | 申請日： | 2020-12-23 |
| 公開（公告）號： | CN112769725B | 公開（公告）日： | 2022-01-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李景慧;李國軍;葉昌榮;馬歡;鄭廣發(fā);羅一平;王尊立 | 申請（專利權(quán)）人： | 重慶郵電大學 |
| 主分類號： | H04L27/10 | 分類號： | H04L27/10;H04L27/00;H04L7/00 |
| 代理公司： | 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215 | 代理人： | 王海軍 |
| 地址： | 400065 重*** | 國省代碼： | 重慶;50 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 相位 頻譜 糾正 costas 序列 聯(lián)合 同步 方法 | ||
本發(fā)明涉及數(shù)字信號處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于全相位頻譜糾正的Costas序列時頻聯(lián)合同步方法，該方法對使用短時傅里葉變換和滑動相關(guān)的離散頻譜糾正算法所存在的問題進行改進，改進主要包括：本發(fā)明提出了一種基于迭代尋優(yōu)的解決方案，當實際的頻偏是頻譜分辨率的整數(shù)倍時會出現(xiàn)較大的誤差，本發(fā)明使用估計的誤差較大的估計值對信號進行頻偏糾正與時延糾正，然后再次進行估計，通過迭代的方式使得信號的頻偏不是特殊值。針對問題二，由于頻譜泄露引起的誤差，本發(fā)明使用全相位傅里葉變化代替短時傅里葉變換中的FFT來最大可能的減小頻譜泄露現(xiàn)象。通過改進以上兩點來提高原有算法的估計精度。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及數(shù)字信號處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于全相位頻譜糾正的Costas序列時頻聯(lián)合同步方法。
背景技術(shù)
短波MFSK通信被廣泛應(yīng)用在低速率最低保障的應(yīng)用場景中。對于通信系統(tǒng)而言，接收信號的前提是檢測信號以及實現(xiàn)收發(fā)端同步，同步性能的好壞直接影響通信系統(tǒng)的性能。出現(xiàn)同步誤差或失去同步會導(dǎo)致通信系統(tǒng)性能下降或通信中斷。
在短波MFSK通信系統(tǒng)中，常用的信號同步方法是數(shù)據(jù)輔助類同步算法。數(shù)據(jù)輔助類同步算法，通過在數(shù)據(jù)序列中插入訓練序列完成，接收端通過本地序列尋找數(shù)據(jù)序列中的訓練序列來進行同步。常用的訓練序列有自相關(guān)性良好的偽隨機序列等。常用的同步算法有滑動相關(guān)法等。由于Costas序列在二維矩陣表示上具有優(yōu)秀的二維自相關(guān)特性，因此基于Costas序列的短波MFSK通信時頻聯(lián)合同步算法使用Costas序列作為同步序列，通過短時傅里葉變換講時域信號處理成時頻譜的形式，使用Costas序列作為本地序列進行二維滑動相關(guān)。得益于Costas序列二維矩陣的優(yōu)秀自相關(guān)特性，該同步算法具有優(yōu)異的抗噪聲性能和抗頻偏性能。基于Costas序列的短波MFSK通信時頻聯(lián)合同步算法頻率同步精度受限于頻譜分辨率，時間同步精度受限于碼元時間長度，因此可以通過過采樣來提高頻率估計精度，通過改變短時傅里葉變換中窗函數(shù)的步進長度來提高時間同步精度。除此之外，可以使用離散頻譜分析算法提高估計精度。但由于離散頻譜分析算法在使用中的兩點問題，造成了基于Costas序列的短波MFSK通信時頻聯(lián)合同步算法的估計精度沒有達到最優(yōu)。問題描述如下：
(1)在實際的頻率偏移值f是頻譜分辨率的整數(shù)倍時(可以為0，即無頻偏)，會出現(xiàn)一個較大的誤差。當無頻偏時，在無噪聲干擾的情況下，假設(shè)經(jīng)過DFT后的峰值譜線其譜線位置應(yīng)該為x處，這種情況下，x處的譜線也就是峰值處即為正確的頻率位置，且峰值譜線的且x-1處和x+1處的值為0，重心法則可以估計出正確的頻偏。但由于受到噪聲的干擾，會造成x-1和x+1處的值不為0，使離散頻譜分析算法造成較大誤差。
(2)在第一點的分析中沒有考慮時延，下面對時延造成的影響進行分析。如果信號存在時延，則其采樣后的信號會存在一段只含有噪聲的信號，這種情況下，使用長度為單個碼元時間的窗函數(shù)進行短時傅里葉變換會導(dǎo)致當前碼元的部分信息存在于下一碼元時間，在MFSK信號中，當兩個碼元的頻率間隔較小時，由于頻譜泄露的影響，就會對離散頻譜分析算法所使用的主瓣譜線造成嚴重的干擾，造成較大誤差。
綜上所述，雖然基于Costas序列的短波MFSK通信時頻聯(lián)合同步算法具有較高的估計精度，但仍存在可以改進的空間，對頻譜糾正算法的改進，將進一步提高該算法的同步精度。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于全相位頻譜糾正的Costas序列時頻聯(lián)合同步方法。
一種基于全相位頻譜糾正的Costas序列時頻聯(lián)合同步方法，包括以下步驟：
S1、接收端收到時域信號x(N)后，按照碼元時間將時域信號x(N)進行分割，得到分割信號為x1(n)、x2(n)…xm(n)，分割信號用xi(n)表示，其中i＝1,2,……,m，m表示分割信號的數(shù)量；
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于重慶郵電大學，未經(jīng)重慶郵電大學許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202011532813.7/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
