一种不断修正的载波同步装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种不断修正的载波同步装置及方法，该装置包括：信号提取模块，用于接收扩频后的信号，从该信号中提取导频信号和数据段信号；初频偏初相偏估计模块，用于根据导频信号估计初频偏，根据初频偏校正后的导频信号计算初相偏；初频偏初相偏校正模块，用于根据初频偏对导频信号和数据段信号进行校正，根据初相偏对初频偏校正后的数据段信号进行校正；细频偏细相偏估计模块，用于根据初校正的数据段信号估计细频偏，并根据该细频偏计算细相偏；细频偏细相偏校正模块，用于根据细频偏和细相偏对初校正的数据段信号进行细校正。本发明专利技术的装置及方法通过导频信号进行初频偏相偏估计，并通过数据段进行细频偏相偏估计，提高频偏相偏测量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种不断修正的载波同步装置及方法
本专利技术涉及载波恢复领域，尤其涉及一种不断修正的载波同步装置及方法。
技术介绍
在信号的传输过程中，由于多普勒频移和振荡器的精确度等因素，使得接收信号的载波和本地载波不完全同步，有一定的偏差，并导致相位急剧变化，严重影响了解调器的性能，因此必须在接收机中进行载波同步。输入的中频信号经数字下变频后，变到零频，由于收发载波之间不完全匹配，因此这一零频不是真正意义上的零频，而是收发载波间有一个较小的频差，需要进行载波频偏估计和载波校正，以消除载波偏差的影响。在实际的通信系统中，接收信号经过下变频变到基带后，总是存在一个小频偏Δf的，载波同步的目的就是要估计出这个Δf值。实际的系统中Δf都是有一定的范围的，如分布在-fmax～+fmax之间，如果在-fmax～+fmax之间对Δf采用一定的算法进行搜索，定义一个似然度，只有当搜索的频率离实际的频偏最近时，似然度值最大，因此便可以得到频偏的估值。现有技术中一般采用扫频算法，按照一定的频偏间隔进行最大似然的匹配，寻找最接近频偏的频点，然而，一方面，扫频算法运算量大，另一方面，扫频精度受限，频率跟踪误差较大。图1为现有技术的二分频算法误判图，图2为现有技术的二分频算法误判后的频率搜索图，参见图1和图2，第一次频段选择时，目标ftarget＝2100Hz，最大频偏选择时fmax＝4000Hz。如果第一次判断选择2000HZ，-2000HZ，选择2000HZ没有问题，但是第二次选择1500HZ和3000HZ很容易出错误，因为2100HZ和1500HZ以及3000HZ的频率偏差不是很大，在SNR低时容易误判，例如本次选择了1500HZ，导致后面无论如何处理，最终得到1791HZ，离目标2100HZ相差309HZ，误差比较大，二分算法后面判断出来的频率分别如下2000，1000，1500，1750，1875，1812，1781，1796，1789，1792，1791，因此，二分频算法容易造成误判。因此，提出一种不断修正的载波同步装置及方法。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的不断修正的载波同步装置及方法，该装置及方法从流程上分为两个步骤，即通过导频信号进行初频偏初相偏估计，并通过数据段信号进行细频偏细相偏估计或持续跟踪高速运动，提高频偏相偏测量的准确性，从而提高载波恢复的精确度，具体算法上采用二分三相频偏算法进行修正，进一步提高载波恢复的精确度。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供的不断修正的载波同步装置，包括：信号提取模块，用于接收扩频后的信号，从该信号中提取导频信号和后续的数据段信号，将该导频信号发送至初频偏初相偏估计模块和初频偏初相偏校正模块，并将数据段信号发送至初频偏初相偏校正模块；初频偏初相偏估计模块，用于根据导频信号利用搜索算法估计初频偏，并将导频信号和初频偏发送至初频偏初相偏校正模块，接收并根据初频偏校正后的导频信号计算初相偏，并将该初相偏发送至初频偏初相偏校正模块；初频偏初相偏校正模块，用于根据初频偏对导频信号和数据段信号进行校正，将初频偏校正后的导频信号发送至初频偏初相偏估计模块，根据初相偏对初频偏校正后的数据段信号进行校正，以得到初校正的数据段信号，并将初校正的数据段信号发送至细频偏细相偏估计模块；细频偏细相偏估计模块，用于根据初校正的数据段信号利用搜索算法估计细频偏，并根据该细频偏计算细相偏，并将该细频偏和细相偏发送至细频偏细相偏校正模块；细频偏细相偏校正模块，用于根据细频偏和细相偏对初校正的数据段信号进行校正，以得到细校正的数据段信号，将细校正的数据段信号发送至解调器进行解调。初频偏初相偏估计模块包括：初频偏估计单元，用于接收信号提取模块发送的导频信号，根据导频信号利用搜索算法估计初频偏，并将导频信号和初频偏发送至初频偏校正单元；初相偏估计单元，用于接收并根据初频偏校正后的导频信号计算初相偏，并将该初相偏发送至初频偏初相偏校正模块，初频偏初相偏校正模块包括：初频偏校正单元，用于根据初频偏对导频信号和数据段信号进行校正，将初频偏校正后的导频信号发送至初频偏初相偏估计模块；初相偏校正单元，用于根据初相偏对初频偏校正后的数据段信号进行校正，以得到初校正的数据段信号，并将初校正的数据段信号发送至细频偏细相偏估计模块。在初频偏估计单元中，通过以下公式估计初频偏：其中，为初频偏，M为调制阶数，rk为扩频后的信号，K为导频信号的长度，f为导频信号的频率，Tb为码元周期。在初相偏估计单元中，通过以下公式估计初相偏：其中，为初相偏，为初频偏，M为调制阶数，rk为扩频后的信号，导频信号的长度为K，Tb为码元周期。由于导频信号已知，所以导频信号获得初频偏之后，首先导频信号对自己进行频偏校准，公式如下：估计出后，就可以对初相偏进行估计。由于求得的相位是周期的，常取的一个周期为[-π,π)，因此的相位取值为[-π/M,π/M)，故求得的初始相偏是有相位模糊的，对于BPSK调制，实际的相偏有两种可能，对于QPSK调制，实际的相偏有四种可能，但对于本专利技术的装置，由于信号导频的训练序列已知，M＝1，因此不存在相位模糊。由于训练序列已知并且是一个常数，故此原始训练序列的相位已知，这样就可以计算得到相位校准量也就是初始相位偏移量的大小完成初频偏和初始相偏的估计之后，还需要在解调的过程中对频偏进行跟踪，否则由于频偏跟踪误差而累积的相位差就有可能超出相邻两个星座点之间的相位间隔，从而导致解调结果翻转、错误。细频偏细相偏估计模块包括：细频偏估计单元，用于根据初校正的数据段信号利用搜索算法估计细频偏；细相偏估计单元，用于根据细频偏计算细相偏，并将该细频偏和细相偏发送至细频偏细相偏校正模块。在细频偏估计单元中，通过以下公式估计细频偏：其中，为细频偏，M为调制阶数，r1'为初校正的第一数据段信号，第一数据段信号的长度为K，fn1为第一数据段的频率，Tb为码元周期，为初相偏；在细相偏估计单元中，通过以下公式估计细相偏：其中，M为调制阶数，导频信号的长度为K，Ufn'为第一数据段的幅度，r1'为初校正的第一数据段信号，fn1为第一数据段的频率，Tb为码元周期。根据本专利技术的另一方面，提供一种不断修正的载波同步方法，包括：利用信号提取模块接收扩频后的信号，从该信号中提取导频信号和后续的数据段信号，将该导频信号发送至初频偏初相偏估计模块和初频偏初相偏校正模块，并将数据段信号发送至初频偏初相偏校正模块；利用初频偏初相偏估计模块根据导频信号利用搜索算法估计初频偏，并将导频信号和初频偏发送至初频偏初相偏校正模块；利用初频偏初相偏校正模块根据初频偏对导频信号和数据段信号进行校正，将初频偏校正后的导频信号发送至初频偏初相偏估计模块；利用初频偏初相偏估计模块接收并根据初频偏校正后的导频信号计算初相偏，并将该初相偏发送至初频偏初相偏校正模块；利用初频偏初相偏校正模块根据初相偏对初频偏校正后的数据段信号进行校正，以得到初校正的数据段信号，并将初校正的数据段信号发送至细频偏细相偏估计模块；利用细频偏细相偏估计模块根据初校正的数据段信号利用搜索算法估计细频偏，并根据该细频偏计算细相偏，并将该细频偏和细相偏发送至细频偏细相偏校正模块；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不断修正的载波同步装置，其特征在于，包括：信号提取模块，用于接收扩频后的信号，从该信号中提取导频信号和后续的数据段信号，将该导频信号发送至初频偏初相偏估计模块和初频偏初相偏校正模块，并将数据段信号发送至初频偏初相偏校正模块；初频偏初相偏估计模块，用于根据导频信号利用搜索算法估计初频偏，并将导频信号和初频偏发送至初频偏初相偏校正模块，接收并根据初频偏校正后的导频信号计算初相偏，并将该初相偏发送至初频偏初相偏校正模块；初频偏初相偏校正模块，用于根据初频偏对导频信号和数据段信号进行校正，将初频偏校正后的导频信号发送至初频偏初相偏估计模块，根据初相偏对初频偏校正后的数据段信号进行校正，以得到初校正的数据段信号，并将初校正的数据段信号发送至细频偏细相偏估计模块；细频偏细相偏估计模块，用于根据初校正的数据段信号利用搜索算法估计细频偏，并根据该细频偏计算细相偏，并将该细频偏和细相偏发送至细频偏细相偏校正模块；细频偏细相偏校正模块，用于根据细频偏和细相偏对初校正的数据段信号进行校正，以得到细校正的数据段信号，将细校正的数据段信号发送至解调器进行解调。

【技术特征摘要】
1.一种不断修正的载波同步装置，其特征在于，包括：信号提取模块，用于接收扩频后的信号，从该信号中提取导频信号和后续的数据段信号，将该导频信号发送至初频偏初相偏估计模块和初频偏初相偏校正模块，并将数据段信号发送至初频偏初相偏校正模块；初频偏初相偏估计模块，用于根据导频信号利用搜索算法估计初频偏，并将导频信号和初频偏发送至初频偏初相偏校正模块，接收并根据初频偏校正后的导频信号计算初相偏，并将该初相偏发送至初频偏初相偏校正模块；初频偏初相偏校正模块，用于根据初频偏对导频信号和数据段信号进行校正，将初频偏校正后的导频信号发送至初频偏初相偏估计模块，根据初相偏对初频偏校正后的数据段信号进行校正，以得到初校正的数据段信号，并将初校正的数据段信号发送至细频偏细相偏估计模块；细频偏细相偏估计模块，用于根据初校正的数据段信号利用搜索算法估计细频偏，并根据该细频偏计算细相偏，并将该细频偏和细相偏发送至细频偏细相偏校正模块；细频偏细相偏校正模块，用于根据细频偏和细相偏对初校正的数据段信号进行校正，以得到细校正的数据段信号，将细校正的数据段信号发送至解调器进行解调。2.根据权利要求1所述的不断修正的载波同步装置，其特征在于，初频偏初相偏估计模块包括：初频偏估计单元，用于接收信号提取模块发送的导频信号，根据导频信号利用搜索算法估计初频偏，并将导频信号和初频偏发送至初频偏校正单元；初相偏估计单元，用于接收并根据初频偏校正后的导频信号计算初相偏，并将该初相偏发送至初频偏初相偏校正模块，初频偏初相偏校正模块包括：初频偏校正单元，用于根据初频偏对导频信号和数据段信号进行校正，将初频偏校正后的导频信号发送至初频偏初相偏估计模块；初相偏校正单元，用于根据初相偏对初频偏校正后的数据段信号进行校正，以得到初校正的数据段信号，并将初校正的数据段信号发送至细频偏细相偏估计模块。3.根据权利要求2所述的不断修正的载波同步装置，其特征在于，在初频偏估计单元中，通过以下公式估计初频偏：其中，为初频偏，M为调制阶数，rk为扩频后的信号，K为导频信号的长度，f为导频信号的频率，Tb为码元周期；在初相偏估计单元中，通过以下公式估计初相偏：其中，为初相偏，为初频偏，M为调制阶数，rk为扩频后的信号，导频信号的长度为K，Tb为码元周期。4.根据权利要求3所述的不断修正的载波同步装置，其特征在于，细频偏细相偏估计模块包括：细频偏估计单元，用于根据初校正的数据段信号利用搜索算法估计细频偏；细相偏估计单元，用于根据细频偏计算细相偏，并将该细频偏和细相偏发送至细频偏细相偏校正模块。5.根据权利要求4所述的不断修正的载波同步装置，其特征在于，在细频偏估计单元中，通过以下公式估计细频偏：其中，为细频偏，M为调制阶数，r1'为初校正的第一数据段信号，第一数据段信号的长度为K，fn1为第一数据段...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊军，郭晓峰，
申请(专利权)人：北京睿信丰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11