多普勒频偏估计方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多普勒频偏估计方法和系统，先对原始基带信号进行分组，再对各组基带信号组分别进行快速傅里叶变换和平滑滤波处理，获得各第一信号频谱序列，对预设组数的第一信号频谱序列进行叠加处理，获得第二信号频谱序列，获取第二信号频谱序列中幅值最大的目标点，根据目标点确定第二信号频谱序列的通带范围，并确定通带范围内的幅值中心点，进而获取原始基带信号的载波频率的估计值，再根据原始基带信号的载波频率的估计值和原始基带信号的载波频率的真实值获取多普勒频偏估计值。本发明专利技术主要是对信号载波频谱进行估计，与调制样式和符号速率无关，因而不受调制样式的限制，应用范围广，而且还不受符号速率的限制，扩大了频偏估计范围。

Doppler frequency offset estimation method and system

The invention relates to a Doppler frequency estimation method and system, the first packet of the original baseband signal, and then to each group respectively the baseband signal by fast Fourier transform and smoothing processing, the first signal sequence, a first signal spectrum sequence of a predetermined number of the stack processing, second signal spectrum sequence acquisition the amplitude of second signal spectrum sequence of maximal target, according to the target point to determine the second signal spectrum sequence of pass band range, and determine the passband center amplitude range, carrier frequency estimation and then obtain the original baseband signal value, then according to the carrier frequency estimation of carrier frequency value of the original baseband signal and original baseband the true value of the acquisition signal Doppler frequency deviation estimation. The invention is mainly on the signal carrier spectrum estimation, and has nothing to do with the modulation symbol rate, and thus not subject to modulation restrictions, a wide range of applications, but also from the symbol rate limit, expand the range of frequency offset estimation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字通信
，特别是涉及一种多普勒频偏估计方法和系统。
技术介绍
在目前的数字通信系统中，由于收发端系统晶振的稳定度和精确度不可能完全相同，加上收发终端相对运动产生的多普勒频移等因素，都会造成接收端信号和发送端信号的载波频率不可能完全相同，即存在一定的偏差。因而对于通信系统的接收端，频偏估计与补偿模块是非常重要的组成部分。在目前常见的数字通信系统中，根据是否有已知数据辅助做频偏估计将频偏估计算法分为数据辅助(Data-Aided，DA)和非数据辅助(Non-Data-Aided，NDA)两大类。在非数据辅助的频偏估计算法中，往往数据流中没有插入已知数据段供接收端进行利用，甚至于接收端都不知道接收信号的调制类型等相关参数，这时候就给频偏估计带来了相当大的困难。对于低符号速率的通信系统，经常会遇到频偏超过符号速率的情况，如终端快速移动的低符号速率卫星通信系统，系统的多普勒频移及多普勒频移加速度会短时间内急剧增大，导致在很短时间内系统频偏超过系统的符号速率，导致通信系统的性能急剧恶化。
技术实现思路
基于此，有必要针对在无法确定接收信号的调制类型时无法准确进行频偏估计以及频偏估计收系统符号速率限制的问题，提供一种多普勒频偏估计方法和系统。一种多普勒频偏估计方法，包括以下步骤：获取数字通信系统信道中的原始基带信号，根据预设的快速傅里叶变换点数对原始基带信号进行分组，获得各基带信号组，其中，每组基带信号组的基带信号的符号个数为预设的快速傅里叶变换点数；对各组基带信号组中的基带信号分别进行快速傅里叶变换，获得各组基带信号组对应的各组离散频谱序列；对各组离散频谱序列分别进行平滑滤波处理，获得各组离散频谱序列对应的各组第一信号频谱序列；在各组第一信号频谱序列中选取预设组数的第一信号频谱序列，对预设组数的第一信号频谱序列进行数据叠加处理，获得第二信号频谱序列；获取第二信号频谱序列中幅值最大的目标点，根据目标点确定第二信号频谱序列的通带范围，并获取通带范围内的幅值中心点；获取原始基带信号的符号周期，根据幅值中心点、预设的快速傅里叶变换点数和符号周期获取原始基带信号的载波频率的估计值；获取原始基带信号的载波频率的真实值，根据原始基带信号的载波频率的估计值和原始基带信号的载波频率的真实值获取多普勒频偏估计值。一种多普勒频偏估计系统，包括以下单元：分组单元，用于获取数字通信系统信道中的原始基带信号，根据预设的快速傅里叶变换点数对原始基带信号进行分组，获得各基带信号组，其中，每组基带信号组的基带信号的符号个数为预设的快速傅里叶变换点数；频谱处理单元，用于对各组基带信号组中的基带信号分别进行快速傅里叶变换，获得各组基带信号组对应的各组离散频谱序列；平滑滤波处理单元，用于对各组离散频谱序列分别进行平滑滤波处理，获得各组离散频谱序列对应的各组第一信号频谱序列；叠加处理单元，用于在各组第一信号频谱序列中选取预设组数的第一信号频谱序列，对预设组数的第一信号频谱序列进行数据叠加处理，获得第二信号频谱序列；通带处理单元，用于获取第二信号频谱序列中幅值最大的目标点，根据目标点确定第二信号频谱序列的通带范围，并获取通带范围内的幅值中心点；第一估计单元，用于获取原始基带信号的符号周期，根据幅值中心点、预设的快速傅里叶变换点数和符号周期获取原始基带信号的载波频率的估计值；第二估计单元，用于获取原始基带信号的载波频率的真实值，根据原始基带信号的载波频率的估计值和原始基带信号的载波频率的真实值获取多普勒频偏估计值。根据上述本专利技术的多普勒频偏估计方法和系统，其是先对原始基带信号进行分组，再对各组基带信号组分别进行快速傅里叶变换和平滑滤波处理，获得各第一信号频谱序列，对预设组数的第一信号频谱序列进行叠加处理，获得第二信号频谱序列，获取第二信号频谱序列中幅值最大的目标点，根据目标点确定第二信号频谱序列的通带范围，并确定通带范围内的幅值中心点，进而获取原始基带信号的载波频率的估计值，再根据原始基带信号的载波频率的估计值和原始基带信号的载波频率的真实值获取多普勒频偏估计值。本专利技术的多普勒频偏估计方法和系统主要是对信号载波频谱进行估计，与信号调制样式和系统符号速率无关，因而不受信号调制样式的限制，应用范围广，而且还不受系统符号速率的限制，扩大了频偏估计范围。附图说明图1为其中一个实施例的多普勒频偏估计方法的流程示意图；图2为其中一个实施例的基带信号的原始信号频谱示意图；图3为其中一个实施例的经过平滑滤波后的第一信号频谱示意图；图4为其中一个实施例的多普勒频偏估计系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。参见图1所示，为本专利技术一个实施例中多普勒频偏估计方法的流程示意图。该实施例中的多普勒频偏估计方法，包括以下步骤：步骤S101：获取数字通信系统信道中的原始基带信号，根据预设的快速傅里叶变换点数对原始基带信号进行分组，获得各基带信号组，其中，每组基带信号组的基带信号的符号个数为预设的快速傅里叶变换点数；本步骤主要是对原始基带信号进行分组，进行分组对原始基带信号的性质不产生影响，而且还便于后续的处理过程；步骤S102：对各组基带信号组中的基带信号分别进行快速傅里叶变换，获得各组基带信号组对应的各组离散频谱序列；在本步骤中，是对每组基带信号组中的基带信号分别进行快速傅里叶变换，获得对应每组基带信号组的离散频谱序列，这一过程完成了基带信号从时域信号到频域信号的转换；步骤S103：对各组离散频谱序列分别进行平滑滤波处理，获得各组离散频谱序列对应的各组第一信号频谱序列；步骤S104：在各组第一信号频谱序列中选取预设组数的第一信号频谱序列，对预设组数的第一信号频谱序列进行数据叠加处理，获得第二信号频谱序列；在本步骤中，数据叠加处理将预设组数的第一信号频谱序列整合成一个第二信号频谱序列；步骤S105：获取第二信号频谱序列中幅值最大的目标点，根据目标点确定第二信号频谱序列的通带范围，并获取通带范围内的幅值中心点；在本步骤中，目标点和幅值中心点均包括频谱幅值和频谱位置信息，频谱幅值对应于频谱的纵坐标，频谱位置对应于频谱的横坐标；步骤S106：获取原始基带信号的符号周期，根据幅值中心点、预设的快速傅里叶变换点数和符号周期获取原始基带信号的载波频率的估计值；步骤S107：获取原始基带信号的载波频率的真实值，根据原始基带信号的载波频率的估计值和原始基带信号的载波频率的真实值获取多普勒频偏估计值。在本实施例中，先对原始基带信号进行分组，再对各组基带信号组分别进行快速傅里叶变换和平滑滤波处理，获得各第一信号频谱序列，对预设组数的第一信号频谱序列进行叠加处理，获得第二信号频谱序列，获取第二信号频谱序列中幅值最大的目标点，根据目标点确定第二信号频谱序列的通带范围，并确定通带范围内的幅值中心点，进而获取原始基带信号的载波频率的估计值，再根据原始基带信号的载波频率的估计值和原始基带信号的载波频率的真实值获取多普勒频偏估计值。本专利技术的多普勒频偏估计方法和系统主要是对信号载波频谱进行估计，与信号调制样式和系统符号速率无关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多普勒频偏估计方法，其特征在于，包括以下步骤：获取数字通信系统信道中的原始基带信号，根据预设的快速傅里叶变换点数对所述原始基带信号进行分组，获得各基带信号组，其中，每组基带信号组的基带信号的符号个数为所述预设的快速傅里叶变换点数；对所述各组基带信号组中的基带信号分别进行快速傅里叶变换，获得所述各组基带信号组对应的各组离散频谱序列；对所述各组离散频谱序列分别进行平滑滤波处理，获得所述各组离散频谱序列对应的各组第一信号频谱序列；在所述各组第一信号频谱序列中选取预设组数的第一信号频谱序列，对所述预设组数的第一信号频谱序列进行数据叠加处理，获得第二信号频谱序列；获取所述第二信号频谱序列中幅值最大的目标点，根据所述目标点确定所述第二信号频谱序列的通带范围，并获取所述通带范围内的幅值中心点；获取所述原始基带信号的符号周期，根据所述幅值中心点、所述预设的快速傅里叶变换点数和所述符号周期获取所述原始基带信号的载波频率的估计值；获取所述原始基带信号的载波频率的真实值，根据所述原始基带信号的载波频率的估计值和所述原始基带信号的载波频率的真实值获取多普勒频偏估计值。

【技术特征摘要】
1.一种多普勒频偏估计方法，其特征在于，包括以下步骤：获取数字通信系统信道中的原始基带信号，根据预设的快速傅里叶变换点数对所述原始基带信号进行分组，获得各基带信号组，其中，每组基带信号组的基带信号的符号个数为所述预设的快速傅里叶变换点数；对所述各组基带信号组中的基带信号分别进行快速傅里叶变换，获得所述各组基带信号组对应的各组离散频谱序列；对所述各组离散频谱序列分别进行平滑滤波处理，获得所述各组离散频谱序列对应的各组第一信号频谱序列；在所述各组第一信号频谱序列中选取预设组数的第一信号频谱序列，对所述预设组数的第一信号频谱序列进行数据叠加处理，获得第二信号频谱序列；获取所述第二信号频谱序列中幅值最大的目标点，根据所述目标点确定所述第二信号频谱序列的通带范围，并获取所述通带范围内的幅值中心点；获取所述原始基带信号的符号周期，根据所述幅值中心点、所述预设的快速傅里叶变换点数和所述符号周期获取所述原始基带信号的载波频率的估计值；获取所述原始基带信号的载波频率的真实值，根据所述原始基带信号的载波频率的估计值和所述原始基带信号的载波频率的真实值获取多普勒频偏估计值。2.根据权利要求1所述的多普勒频偏估计方法，其特征在于，所述对所述各组基带信号组中的基带信号分别进行快速傅里叶变换的步骤包括以下步骤：根据对所述各组基带信号组中的基带信号分别进行快速傅里叶变换；式中，R(i)表示所述离散频谱序列，Nfft表示所述预设的快速傅里叶变换点数，r(n)表示所述基带信号组中的基带信号的时域序列，i表示快速傅里叶变换点，T表示所述原始基带信号的符号周期。3.根据权利要求1所述的多普勒频偏估计方法，其特征在于，所述对所述各组离散频谱序列分别进行平滑滤波处理的步骤包括以下步骤：根据对所述各组离散频谱序列分别进行平滑滤波处理；式中，R’(k)表示所述第一信号频谱序列，W表示平滑滤波的长度，R(i)表示所述离散频谱序列，i表示快速傅里叶变换点。4.根据权利要求1所述的多普勒频偏估计方法，其特征在于，所述对所述预设组数的第一信号频谱序列进行数据叠加处理的步骤包括以下步骤：根据对所述预设组数的第一信号频谱序列进行数据叠加处理；式中，Rm(k)表示所述第二信号频谱序列，L表示所述预设组数，Rj’(k)表示第j组第一信号频谱序列。5.根据权利要求1所述的多普勒频偏估计方法，其特征在于，所述根据所述目标点确定所述第二信号频谱序列的通带范围的步骤包括以下步骤：根据确定所述第二信号频谱序列的通带范围；式中，kmax表示所述目标点的频谱位置，Rm(kmax)表示所述目标点的频谱幅值、k1和k2表示所述通带范围的两个端点的频谱位置，k1≤k’≤k2，k’表示所述通带范围内的各点频谱位置，Rm(k1)和Rm(k2)表示所述通带范围的两个端点的频谱幅值，Rm(k’)表示所述通带范围内的各点的频谱幅值。6.根据权利要求1所述的多普勒频偏估计方法，其特征在于，所述获取所述通带范围内的幅值中心点的步骤包括以下步骤：根据获取所述通带范围内的幅值中心点的频谱位置，式中，表示所述幅值中心点的频谱位置，k’表示所述通带范围内的各点的频谱位置，Rm(k’)表示所述通带范围内的各点的频谱幅值。7.根据权利要求1所述的多普勒频偏估计方法，其特征在于，所述根据所述幅值中心点、所述快速傅里叶变换点数和所述符号周期获取所述原始基带信号的载波频率的估计值的步骤包括以下步骤：根据获取所述原始基带信号的载波频率的估计值，式中，表示所述原始基带信号的载波频率的估计值，表示所述幅值中心点的频谱位置，T表示所述原始基带信号的符号周期，Nfft表示所述预设的快速傅里叶变换点数。8.根据权利要求1所述的多普勒频偏估计方法，其特征在于，所述根据所述原始基带信号的载波频率的估计值和所述原始基带信号的载波频率的真实值获取多普勒频偏估计值的步骤包括以下步骤：根据获取所述多普勒频偏估计值，式中，表示所述多普勒频偏估计值，表示所述原...

【专利技术属性】
技术研发人员：张少侃，林家群，吕聪敏，
申请(专利权)人：广州海格通信集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44