基于對稱幀的載波同步方法技術

本發明專利技術公開了一種基于對稱幀的載波同步方法，本發明專利技術的步驟包括：1、產生導頻塊和數據塊；2、設置數據幀結構；3、發送端發送信號；4、接收端進行聯合頻相偏估計；5、解調頻相偏校正信號；6、Turbo碼譯碼。本發明專利技術克服了現有技術無法將頻偏估計和相偏估計解耦合，不能有效地解決較大剩余頻偏對誤碼性能影響的缺點，通過設置對稱的數據幀結構，解決了聯合頻相估計中頻偏和相偏估計的耦合的問題，減小較大頻偏對估計性能的影響；同時也克服了頻偏估計時相偏的影響不能抵消掉，從而影響譯碼的誤比特率的缺點，通過將對稱幀解調后的信號進行Turbo碼譯碼，得到輸出的碼字，降低了譯碼的誤比特率。

【技術實現步驟摘要】
基于對稱幀的載波同步方法
本專利技術屬于無線通信
，更進一步涉及數字通信
中的一種基于對稱幀的載波同步方法。本專利技術可在軍事通信、衛星通信、遙測通信等領域，借助對稱的幀結構對接收的無線通信信號進行頻相偏估計，實現無線通信信號的恢復，保證無線通信的可靠性。
技術介紹
傳統的頻相偏估計技術中的數據輔助DA主要依靠導頻序列對頻相偏進行估計。這些導頻序列可以分插至數據幀的不同位置而形成不同的幀結構。電子科技大學申請的專利“極低信噪比級聯Hadamard碼輔助載波同步方法”(申請號：CN201010606437.1，公開號：CN102111239A)中提出了一種在極低信噪比環境下級聯Hadamard碼輔助的迭代載波同步的方法。該專利技術包括發送端和接收端兩部分，發送端包括LDPC-Hadamard級聯碼編碼和添加導頻。在接收端，與以往的單純的導頻聯合碼輔助載波不同，該專利技術首先利用Hadamard碼的正交性先進行Hadamard碼相關搜索，預估計出大范圍的頻偏，并進行補償，這一過程能極大地補償頻偏。接下來對補償后的信息提取導頻做粗同步，然后利用譯碼迭代和最大似然的思想進一步精同步，最后進行譯碼判決。該方法的不足之處是，該方法無法將頻偏估計和相偏估計解耦合；同時在數據解調和譯碼中，它也不能有效地解決較大剩余頻偏對誤碼性能的影響。J.Palmer，M.Rice在其發表的論文“Low-ComplexityFrequencyEstimationUsingMultipleDisjointPilotBlocksinBurst-ModeCommunications”(IEEETransactionCommunication，PP.3135-3145，2011)中提出了一種基于導頻符號輔助調制PSAM：Pilot-Symbol-Assisted-Modulation的數據幀結構。該方法將導頻分成兩部分，一部分含有若干個連續的導頻符號，放置在幀頭；另一部分需細分成離散的導頻符號，插至幀中和幀尾，其采樣時刻的零點都被設定在幀頭。由此組成的這種幀結構可以解決傳統單一導頻的幀結構無法解決低信噪比下噪聲的干擾問題。但是，該方法存在的不足之處在于，由于采用非對稱的幀結構，頻偏估計時相偏的影響不能抵消掉，從而影響譯碼的誤比特率。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種基于對稱幀的載波同步方法，利用關于零點對稱的數據幀結構，解除頻偏和相偏估計的相互影響，有效地實現了載波同步，提高估計精度和誤碼性能。為了實現上述目的，本專利技術方法的思路是：首先將數據幀結構設置成為對稱的幀結構，然后對對稱幀結構進行聯合頻相偏估計和解調譯碼操作，實現有效地載波同步。本專利技術方法的實現步驟如下：(1)產生導頻塊和數據塊：(1a)將導頻P等分成n小塊，每一個導頻塊的長度為LP/n，其中，n表示導頻塊的個數，n≥2，LP表示導頻P的長度；(1b)產生數據塊的數據長度為N＝(n-1)×t的二進制比特序列Y，其中，N表示數據塊的數據長度，n表示導頻塊的個數，n≥2，t表示Turbo編碼前發送端發送的一個數據塊的長度；(2)設置數據幀結構：(2a)將二進制比特序列Y經過Turbo碼編碼，得到n-1個數據塊，將導頻P中的第一個導頻塊放置在數據幀的幀頭，最后一個導頻塊放置在數據幀的幀尾，其余導頻塊均勻插入數據幀中，得到基于導頻符號輔助調制的數據幀，其中，n表示導頻塊的個數，n≥2；(2b)將基于導頻符號輔助調制的數據幀的中部設為采樣的零時刻，得到對稱的數據幀結構；(3)發送端發送信號將具有對稱數據幀結構的基帶信號經過信道發送到接收端；(4)接收端進行聯合頻相偏估計：(4a)從接收端接收的具有對稱數據幀結構的基帶信號中取出導頻；(4b)采用頻偏估計算法，對接收端接收的具有對稱數據幀結構的基帶信號的導頻進行頻偏估計，得到對稱幀的頻偏估計值；(4c)利用復共軛相乘的方法，對接收端接收的具有對稱數據幀結構的基帶信號進行校正，得到對稱幀的頻偏校正信號；(4d)將對稱幀的頻偏校正信號的導頻進行去調制操作，得到去調制信號；(4e)采用最大似然估計方法，對去調制信號進行估計，得到對稱幀的對數估計子；(4f)將對稱幀的對數估計子表示成復指數坐標形式，得到對稱幀的等效對數估計子；(4g)將對稱幀的等效對數估計子取幅角，得到對稱幀的相偏估計值；(5)解調頻相偏校正信號：(5a)將對稱幀的相偏估計值以復共軛的形式乘以對稱幀的頻偏校正信號，得到對稱幀的補償信號；(5b)將對稱幀的補償信號進行解調，得到解調后的信號；(6)Turbo碼譯碼：將對稱幀解調后的信號進行Turbo碼譯碼，得到輸出的碼字。本專利技術與現有技術相比具有以下優點：第一，由于本專利技術將采樣的零時刻設于數據幀的中部，得到對稱的數據幀結構，克服了現有技術無法將頻偏估計和相偏估計解耦合，不能有效地解決較大剩余頻偏對誤碼性能影響的缺點，使得本專利技術解決聯合頻相估計中頻偏和相偏估計的耦合的問題，減小較大頻偏對估計性能的影響。第二，由于本專利技術將對稱幀解調后的信號進行Turbo碼譯碼，得到輸出的碼字，克服了頻偏估計時相偏的影響不能抵消掉，從而影響譯碼的誤比特率的缺點，使得本專利技術譯碼的誤比特率得到降低。附圖說明圖1為本專利技術的流程圖；圖2為本專利技術的數據幀結構示意圖；圖3為本專利技術仿真實驗中聯合頻相估計的相偏性能圖；圖4為本專利技術仿真實驗中數據解調譯碼的誤碼性能圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步的描述。參照附圖1，對本專利技術的方法做進一步描述。步驟1，產生導頻塊和數據塊。將導頻P等分成n小塊，每一個導頻塊的長度為LP/n，其中，n表示導頻塊的個數，n≥2，LP表示導頻P的長度。產生數據塊的數據長度為N＝(n-1)×t的二進制比特序列Y，其中，N表示數據塊的數據長度，n表示導頻塊的個數，n≥2，t表示Turbo編碼前發送端發送的一個數據塊的長度。步驟2，設置數據幀結構。將二進制比特序列Y經過Turbo碼編碼，得到n-1個數據塊，將導頻P中的第一個導頻塊放置在數據幀的幀頭，最后一個導頻塊放置在數據幀的幀尾，其余導頻塊均勻插入數據幀中，得到基于導頻符號輔助調制的數據幀，其中，n表示導頻塊的個數，n≥2。將基于導頻符號輔助調制的數據幀的中部設為采樣的零時刻，得到對稱的數據幀結構。參照附圖2，對本專利技術的數據幀結構做進一步描述。本專利技術的數據幀結構設置成為幀頭和幀尾均為導頻，中間為導頻均勻插入數據的結構，時刻k的零時刻設置在幀的中間，幀尾的時刻k＝(L-1)/2，L為數據幀的長度。圖2(a)表示當導頻塊個數n為奇數時的數據幀結構，圖2(b)表示當導頻塊個數n為偶數時的數據幀結構。當導頻塊個數n為奇數時，采樣的零時刻k位于第(n+1)/2個導頻塊的中部，當導頻塊個數n為偶數時，采樣的零時刻k位于第n/2個數據塊的中部。步驟3，發送端發送信號。將具有對稱數據幀結構的基帶信號經過信道發送到接收端。步驟4，接收端進行聯合頻相偏估計。從接收端接收的具有對稱數據幀結構的基帶信號Z中取出導頻P1。采用頻偏估計算法，對接收端接收的具有對稱數據幀結構的基帶信號的導頻P1進行頻偏估計，得到對稱幀的頻偏估計值頻偏估計算法可以采用快速傅立葉變換FFT算法、旋轉平均周期圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于對稱幀的載波同步方法，包括如下的步驟：(1)產生導頻塊和數據塊：(1a)將導頻P等分成n小塊，每一個導頻塊的長度為LP/n，其中，n表示導頻塊的個數，n≥2，LP表示導頻P的長度；(1b)產生數據塊的數據長度為N＝(n?1)×t的二進制比特序列Y，其中，N表示數據塊的數據長度，n表示導頻塊的個數，n≥2，t表示Turbo編碼前發送端發送的一個數據塊的長度；(2)設置數據幀結構：(2a)將二進制比特序列Y經過Turbo碼編碼，得到n?1個數據塊，將導頻P中的第一個導頻塊放置在數據幀的幀頭，最后一個導頻塊放置在數據幀的幀尾，其余導頻塊均勻插入數據幀中，得到基于導頻符號輔助調制的數據幀，其中，n表示導頻塊的個數，n≥2；(2b)將基于導頻符號輔助調制的數據幀的中部設為采樣的零時刻，得到對稱的數據幀結構；(3)發送端發送信號：將具有對稱數據幀結構的基帶信號經過信道發送到接收端；(4)接收端進行聯合頻相偏估計：(4a)從接收端接收的具有對稱數據幀結構的基帶信號中取出導頻；(4b)采用頻偏估計算法，對接收端接收的具有對稱數據幀結構的基帶信號的導頻進行頻偏估計，得到對稱幀的頻偏估計值；(4c)利用復共軛相乘的方法，對接收端接收的具有對稱數據幀結構的基帶信號進行校正，得到對稱幀的頻偏校正信號；(4d)將對稱幀的頻偏校正信號的導頻進行去調制操作，得到去調制信號；(4e)采用最大似然估計方法，對去調制信號進行估計，得到對稱幀的對數估計子；(4f)將對稱幀的對數估計子表示成復指數坐標形式，得到對稱幀的等效對數估計子；(4g)將對稱幀的等效對數估計子取幅角，得到對稱幀的相偏估計值；(5)解調頻相偏校正信號：(5a)將對稱幀的相偏估計值以復共軛的形式乘以對稱幀的頻偏校正信號，得到對稱幀的補償信號；(5b)將對稱幀的補償信號進行解調，得到解調后的信號；(6)Turbo碼譯碼：將對稱幀解調后的信號進行Turbo碼譯碼，得到輸出的碼字。...

【技術特征摘要】
1.一種基于對稱幀的載波同步方法，其特征在于，包括如下的步驟：(1)產生導頻塊和數據塊：(1a)將導頻P等分成n小塊，每一個導頻塊的長度為LP/n，其中，n表示導頻塊的個數，n≥2，LP表示導頻P的長度；(1b)產生所有數據塊的數據長度為N＝(n-1)×t的二進制比特序列Y，其中，N表示所有數據塊的數據長度，n表示導頻塊的個數，n≥2，t表示Turbo編碼前發送端發送的一個數據塊的長度；(2)設置數據幀結構：(2a)將二進制比特序列Y經過Turbo碼編碼，得到n-1個數據塊，將導頻P中的第一個導頻塊放置在數據幀的幀頭，最后一個導頻塊放置在數據幀的幀尾，其余導頻塊均勻插入數據幀中，得到基于導頻符號輔助調制的數據幀；(2b)將基于導頻符號輔助調制的數據幀的中部設為采樣的零時刻，得到對稱的數據幀結構；(3)發送端發送信號：將具有對稱數據幀結構的基帶信號經過信道發送到接收端；(4)接收端進行聯合頻相偏估計：(4a)從接收端接收的具有對稱數據幀結構的基帶信號中取出導頻；(4b)采用頻偏估計算法，對接收端接收的具有對稱數據幀結構的基帶信號的導頻進行頻偏估計，得到對稱幀的頻偏估計值；(4c)利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫錦華，劉洪微，余忠洋，吳小鈞，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61