基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法及系统，所述快速收敛判决引导载波恢复方法包括以下步骤：(a)获取第一数据符号和第一帧头符号；(b)根据所述第一数据符号和所述第一帧头符号得到第二数据符号；(c)依次对所述第二数据符号进行缓存并计数，分别得到第一输入符号或第二输入符号；(d)根据第一补偿信号对所述第一输入符号或所述第二输入符号进行相位补偿，得到第一输出符号；(e)根据所述第一输出符号计算得到第二补偿信号；(f)将所述第二补偿信号赋值给所述第一补偿信号，重复步骤(d)～(e)，对后续的第一输入符号或第二输入符号依次进行相位补偿。本发明专利技术的这种方法及系统，可以实现在极小有效符号数内甚至在第一个有效符号的载波恢复。

Fast Convergence Decision Guided Carrier Recovery Method and System Based on Cache

The present invention relates to a fast convergence decision-guided carrier recovery method and system based on cache, which includes the following steps: (a) acquiring the first data symbol and the first frame header symbol; (b) obtaining the second data symbol according to the first data symbol and the first frame header symbol; (c) caching and unifying the second data symbol in turn. The first input symbol or the second input symbol are obtained by counting; (d) the first input symbol or the second input symbol are compensated by phase according to the first compensation signal, and the first output symbol is obtained; (e) the second compensation signal is calculated according to the first output symbol; (f) the second compensation signal is assigned to the first compensation signal, and the steps (d) - (e) are repeated. The following first or second input symbols are phase compensated in turn. The method and system of the present invention can realize carrier recovery within the minimum number of effective symbols or even within the first effective symbol.

【技术实现步骤摘要】
基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法及系统
本专利技术属于通信
，具体涉及一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法及系统。
技术介绍
利用已知数据，载波恢复可以分为基于数据辅助的载波恢复算法和盲载波恢复算法。尽管数据辅助的载波恢复算法对频相偏估计较快且较准确，但是辅助序列降低了有效数据的利用率，而盲载波恢复算法可以将全部频谱资源分配给有效的数据信号，因此受到国内外学者的关注。1980年，IBM的Godard提出了一种DD(DecisionDirected)算法，DD算法是一种判决引导的载波估计算法，利用对接收符号进行星座点判决估计相位误差。当信噪比趋于无限大的条件时，DD算法的性能趋近于理论估计最优的最大似然估计，该算法受噪声影响较大且纠偏范围较有限。2015年，Chouiha针对QAM信号提出一种基于盲源分离理论的变步长相位跟踪算法，验证了相比DD算法能达到更低的BER(BitErrorRatio，比特出错概率)性能。但由于该算法的矩阵运算复杂，而DD算法具有跟踪精度高和复杂度低的优势，跟踪算法仍大多选择DD算法。2008年，韩国忠南大学的Lee在文献中提出初始在开环状态下粗略估计频偏模块，纠正大多数频偏后联合采用极性判决算法和DD算法纠正残余频偏，极大得提升了频偏收敛速度，且算法受调制阶数和环路滤波器参数影响较小。2010年，浙江大学的Wei等人提出多门限的极性判决算法，通过对特定调制阶数的星座图分析，选择每圈仅有四个星座点分布的半径范围，在不损失鉴相范围的同时增大了可利用的符号点数，提高了频偏捕获速度，但对不同的调制阶数星座图，功率门限的大小及个数都需要重新设置。然而，针对突发通信系统，上述所有算法均无法在极小符号数内收敛、捕获并跟踪频偏，因此会损失一定有效信息。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法，包括以下步骤：(a)获取第一数据符号和第一帧头符号；(b)根据所述第一数据符号和所述第一帧头符号得到第二数据符号；(c)依次对所述第二数据符号进行缓存并计数，得到第一输入符号或第二输入符号；(d)根据第一补偿信号对所述第一输入符号或所述第二输入符号进行相位补偿，得到第一输出符号；(e)根据所述第一输出符号计算得到第二补偿信号；(f)将所述第二补偿信号赋值给所述第一补偿信号，重复步骤(d)～(e)，对后续的第一输入符号或第二输入符号依次进行相位补偿。在本专利技术的一个实施例中，步骤(b)包括：(b1)根据所述第一数据符号和所述第一帧头符号得到所述第一数据符号的初始相偏估计值；(b2)对所述初始相偏估计值进行纠正，得到第二数据符号。在本专利技术的一个实施例中，步骤(b1)包括：(b11)根据所述第一数据符号得到第二帧头符号；(b12)根据所述第二帧头符号和所述第一帧头符号得到所述第一数据符号的初始相偏估计值。在本专利技术的一个实施例中，所述初始相偏估计值的计算公式为：式中，co为自相关值；N为帧头长度，*为共轭操作，r(i)为第二帧头符号，m(i)为第一帧头符号，为初始相偏估计值。在本专利技术的一个实施例中，步骤(e)包括：(e1)将所述第一输出符号输入鉴相器，得到鉴相误差信号；(e2)将所述鉴相误差信号输入环路滤波器，计算得到第二补偿信号。在本专利技术的一个实施例中，步骤(e1)包括：(e11)将所述第一输出符号输入判决器，得到第二输出符号；(e12)将所述第一输出符号和所述第二输出符号输入鉴相器，得到鉴相误差信号。在本专利技术的一个实施例中，步骤(e2)包括：(e21)将所述鉴相误差信号输入环路滤波器，得到相位误差修正信号；(e22)根据所述相位误差修正信号计算得到所述第二补偿信号。本专利技术的另一个实施例提供了一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复系统，包括：预纠相偏模块、缓存器模块、计数器模块、开关模块以及载波恢复模块。所述预纠相偏模块，用于接收第一数据符号并对所述第一数据符号进行纠正相偏，得到第二数据符号；所述缓存器模块，与所述预纠相偏模块连接，用于对所述第二数据符号进行缓存，分别得到第一输入符号和第二输入符号；所述计数器模块，与所述预纠相偏模块连接，用于对第二数据符号进行计数，得到所述第二数据符号的计数值；所述开关模块，分别与所述预纠相偏模块、所述缓存器模块、以及所述计数器模块连接，用于根据所述第二数据符号的计数值选择所述第一输入符号或所述第二输入符号；所述载波恢复模块，与所述开关模块连接，用于对所述第一输入符号或所述第二输入符号进行载波恢复处理。在本专利技术的一个实施例中，所述载波恢复模块包括：数控振荡器、判决器、鉴相器、环路滤波器；其中，所述数控振荡器，与所述开关模块连接，用于产生补偿信号，并对所述第一输入符号或所述第二输入符号进行相位补偿，得到第一输出符号；所述判决器，与所述数控振荡器连接，用于对所述第一输出符号进行全星座图判决，得到第二输出符号；所述鉴相器，分别与所述判决器、所述数控振荡器连接，用于对所述第一输出符号和所述第二输出符号进行鉴相，得到鉴相误差信号；所述平滑过滤环路滤波器，分别与所述计数器模块、所述鉴相器、所述数控振荡器连接，用于根据所述计数器模块对所述鉴相误差信号进行处理，得到相位误差修正信号，并根据所述相位误差修正信号修正所述补偿信号。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.本专利技术利用预纠相偏和缓存，预先估计频偏再对信号进行跟踪，可以实现在极小有效符号数内甚至在第一个有效符号的载波恢复，极大降低了有效信息的损失，适合突发传输系统高精度及低复杂度盲载波恢复；2.本专利技术的方法仍是一种盲载波恢复算法，其不利用数据辅助，不会降低通信系统的有效性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复系统的环路滤波器的结构示意图；图4a为本专利技术实施例提供的一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法的仿真结果示意图；图4b为DD算法的仿真结果示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法的流程示意图。一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法，包括以下步骤：步骤1：获取第一数据符号和第一帧头符号。本申请的输入信号分别为第一数据符号和第一帧指示信号。其中第一数据符号即为需要进行恢复的数据符号；第一帧指示信号是指示一个帧开始的信号，第一帧头指示信号仅在接收到一个帧的第一个符号时有效。第一帧头符号是本地已知的帧头符号。步骤2：根据第一数据符号和第一帧头符号得到第二数据符号。进一步地，步骤2还包括以下步骤：步骤21：根据第一数据符号和第一帧头符号得到第一数据符号的初始相偏估计值。进一步地，步骤21还可以包括以下步骤：步骤211：根据第一数据符号得到第二帧头符号。第二帧头符号为当第一帧指示信号有效时，根据第一数据符号得到的帧头符号。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)获取第一数据符号和第一帧头符号；(b)根据所述第一数据符号和所述第一帧头符号得到第二数据符号；(c)依次对所述第二数据符号进行缓存并计数，得到第一输入符号或第二输入符号；(d)根据第一补偿信号对所述第一输入符号或所述第二输入符号进行相位补偿，得到第一输出符号；(e)根据所述第一输出符号计算得到第二补偿信号；(f)将所述第二补偿信号赋值给所述第一补偿信号，重复步骤(d)～(e)，对后续的第一输入符号或第二输入符号依次进行相位补偿。

【技术特征摘要】
1.一种基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)获取第一数据符号和第一帧头符号；(b)根据所述第一数据符号和所述第一帧头符号得到第二数据符号；(c)依次对所述第二数据符号进行缓存并计数，得到第一输入符号或第二输入符号；(d)根据第一补偿信号对所述第一输入符号或所述第二输入符号进行相位补偿，得到第一输出符号；(e)根据所述第一输出符号计算得到第二补偿信号；(f)将所述第二补偿信号赋值给所述第一补偿信号，重复步骤(d)～(e)，对后续的第一输入符号或第二输入符号依次进行相位补偿。2.根据权利要求1所述的基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法，其特征在于，步骤(b)包括：(b1)根据所述第一数据符号和所述第一帧头符号得到所述第一数据符号的初始相偏估计值；(b2)对所述初始相偏估计值进行纠正，得到第二数据符号。3.根据权利要求2所述的基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法，其特征在于，步骤(b1)包括：(b11)根据所述第一数据符号得到第二帧头符号；(b12)根据所述第二帧头符号和所述第一帧头符号得到所述第一数据符号的初始相偏估计值。4.根据权利要求3所述的基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法，其特征在于，所述初始相偏估计值的计算公式为：式中，co为自相关值；N为帧头长度，*为共轭操作，r(i)为第二帧头符号，m(i)为第一帧头符号，为初始相偏估计值。5.根据权利要求1所述的基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法，其特征在于，步骤(e)包括：(e1)将所述第一输出符号输入鉴相器，得到鉴相误差信号；(e2)将所述鉴相误差信号输入环路滤波器，计算得到第二补偿信号。6.根据权利要求5所述的基于缓存的快速收敛判决引导载波恢复方法，其特征在于，步骤(e1)包括：(e11)将所述第一输出符号输入判决器，得到第二输出符号；(e12)将所述第一输出符...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫丰奎，李强，杨磊，高洋，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61