一种Pi/8D8PSK解调的载波频偏估计方法技术

本发明专利技术提供了一种Pi/8D8PSK解调的载波频偏估计方法，对Pi/8D8PSK中频信号进行数字正交下变频、低通滤波，得到Pi/8D8PSK调制的基带信号，采用平方定时恢复算法对基带信号进行位同步运算，将位同步后的数据加窗函数，减少能量泄漏；为了避免频偏较小时频率分辨率达不到要求，导致频偏估计精度变差，对加窗之后的数据16方运算后进行FFT运算，对FFT运算结果求模，计算最大值对应频率点乘以分辨率带宽再除以16，得到频偏估计值；为提高频率分辨率带宽适当加大采样的码元个数；为了提高运算效率，调用FFTW来实现FFT运算，实现了对DFT的频偏估计算法的改进。随着复杂算法软件化实现方法的普及，以上方法工程实现复杂度大大降低。相对于已有的DFT频偏估计算法，提高了精度和效率，对能量泄漏抑制也有提高，便于工程实现。

A Carrier Frequency Offset Estimation Method for Pi/8D8PSK Demodulation

【技术实现步骤摘要】
一种Pi/8D8PSK解调的载波频偏估计方法
本专利技术属于无线通信测试领域，特别涉及一种pi/8D8PSK解调的载波频偏估计方法。
技术介绍
在无线通信体系中，随着软件无线电技术和数字信号处理技术的飞速发展，全数字调制解调技术得到了广泛的应用。Pi/8D8PSK调制方式具有频谱利用率高及较小的包络起伏的特点，使之在性能上优于8PSK调制方式，在非线性信道有更优的频谱效率。接收端载波的频率偏移对通信系统产生非常恶劣的影响，不仅导致星座点发生旋转，更会使误码率急剧增加，所以载波频偏估计是Pi/8D8PSK解调的关键环节之一。目前常用方法是M-Power频偏估计和基于DFT的频偏估计，M-Power频偏估计算法基本思想是通过取M(M为调制阶数16)次方去除接收信号中的调制信息，然后共轭差分延时去除恒定相位误差的影响，从而估计出频偏。实现框图如图1所示。C(i)＝S1(i)·S1*(i-1)其中，T为码元速率，n为总的数据量，即码元个数，imag()为实部，real()为虚部。该算法精度高，但是适用范围有限。基于DFT的频偏估计算法是利用DFT频谱来估计载波频率偏移点，框图如图2所示。设经过正交下变频后的基带pi/8D8PSK信号表示为：式中gT(t-nT)为码元脉冲信号，T为码元周期，码元速率为Rs＝1/T,Δf为载波频偏。对位同步后的数据进行DFT运算，数据实际的采样率即码元速率Rs，频谱将会在Δf处出现峰值谱线，我们可以通过搜索最大值谱线的位置PointOffset估计出频偏Δf＝PointOffset乘以频率分辨率带宽RBW。当Δf为正值时(实际频率f0>载波频率fc)，幅值最大的谱线位于0～N/2之间；当Δf为负值时(实际频率f0<载波频率fc)，幅值最大的谱线位于N/2～N-1之间。DFT算法的可估计范围是：|Δf|≤Rs。该算法适用范围较广，但由于该算法存在栅栏效应和能量泄漏，精度不高。其估计精度与FFT点数N有关，N越高，则精度越高，同时运算量也越大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种Pi/8D8PSK解调的载波频偏估计方法，对Pi/8D8PSK中频信号进行数字正交下变频、低通滤波，得到Pi/8D8PSK调制的基带信号，采用平方定时恢复算法对基带信号进行位同步运算，将位同步后的数据加窗函数，减少能量泄漏；为了避免频偏较小时频率分辨率达不到要求，导致频偏估计精度变差，对加窗之后的数据16方运算后进行FFT运算，对FFT运算结果求模，计算最大值对应频率点乘以分辨率带宽再除以16，得到频偏估计值；为提高频率分辨率带宽适当加大采样的码元个数；为了提高运算效率，调用FFTW来实现FFT运算，实现了对DFT的频偏估计算法的改进。本专利技术是根据以下技术方案实现的：一种Pi/8D8PSK解调的载波频偏估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：对Pi/8D8PSK中频信号进行数字正交下变频、低通滤波，得到Pi/8D8PSK调制的基带信号X(n)：X(n)＝XI(n)+j*XQ(n)j表示复数信号的虚部份量；步骤S2：采用平方定时恢复算法对基带信号进行位同步运算，首先计算最大抽样点的偏移位置Ph，范围为大于-1/2，小于1/2：X(n)为位同步前Pi/8D8PSK调制的基带信号，为复数形式，L为一帧数据的码元数，N为一个码元的采样点数，由于Ph范围为大于-1/2，小于1/2，所以如果计算的Ph小于0，则Ph＝Ph+1.0；一帧数据的最大抽样点为：InterMax(i)＝(Ph+i)*N+1；i＝0，1，…，L-1位同步后的正交信号如下：I(i)＝XI(InterMax(i))；i＝0，1，…，L-1Q(i)＝XQ(InterMax(i))；i＝0，1，…，L-1；步骤S3：位同步后的I(n)、Q(n)进行加窗运算，得到Ic(n)、Qc(n)，窗函数为Win(n)，由Matlab生成，类型为hanning窗，长度为L，Ic(i)＝I(i)*Win(i)；i＝0，1，…，L-1Qc(i)＝Q(i)*Win(i)；i＝0，1，…，L-1位同步后的I(n)、Q(n)写成复数形式如下：BitSyncSym(n)＝Ic(n)+j*Qc(n)；j表示复数信号的虚部份量；步骤S4：对加窗之后的数据16次方运算BitSyncSym(n)16，然后进行FFT运算，得到FFTSym(n)，FFT点数FFT_Len取值为L，调用FFTW来实现FFT运算，频率分辨率带宽为码元速率SymSample除以FFT_Len；步骤S5：对FFT运算结果FFTSym(n)求模，计算模的最大值MaxMag对应的频率点PointOffset，PointOffset乘以频率分辨率带宽再除以16，得到频偏估计值Δf。步骤S6：利用频偏估计值Δf对位同步后的信号进行频偏补偿，其中位同步后的信号BitSym(n)＝I(n)+j*Q(n)，因此频偏补偿后的信号:与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：相对于已有的DFT频偏估计算法，本专利技术提高了精度和效率，复杂度大大降低，对能量泄漏抑制也有提高，便于工程实现，该方法可估计范围是：|Δf|≤Rs/16，对于频偏较小时，非常适合。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为M-Power频偏估计算法实现框图；图2为基于DFT的频偏估计算法实现框图；图3为本专利技术的载波频偏估计实现框图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。图3为本专利技术的载波频偏估计实现框图，如图3所示，本专利技术的一种Pi/8D8PSK解调的载波频偏估计方法，包括以下步骤：步骤S1：对Pi/8D8PSK中频信号进行数字正交下变频、低通滤波，得到Pi/8D8PSK调制的基带信号X(n)，实现系统框图如图3所示；X(n)＝XI(n)+j*XQ(n)j表示复数信号的虚部份量；步骤S2：采用平方定时恢复算法对基带信号进行位同步运算，首先计算最大抽样点的偏移位置Ph，范围为大于-1/2，小于1/2：X(n)为位同步前Pi/8D8PSK调制的基带信号，为复数形式，L为一帧数据的码元数，N为一个码元的采样点数，由于Ph范围为大于-1/2，小于1/2，所以如果计算的Ph小于0，则Ph＝Ph+1.0；一帧数据的最大抽样点为：InterMax(i)＝(Ph+i)*N+1；i＝0，1，…，L-1位同步后的正交信号如下：I(i)＝XI(InterMax(i))；i＝0，1，…，L-1Q(i)＝XQ(InterMax(i))；i＝0，1，…，L-1步骤S3：位同步后的I(n)、Q(n)进行加窗运算，得到Ic(n)、Qc(n)，窗函数为Win(n)，由Matlab生成，类型为hanning窗，长度为L，Ic(i)＝I(i)*Win(i)；i＝0，1，…，L-1Qc(i)＝Q(i)*Win(i)；i＝0，1，…，L-1位同步后的I(n)、Q(n)写成复数形式如下：BitSyncSym(n)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Pi/8D8PSK解调的载波频偏估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：对Pi/8D8PSK中频信号进行数字正交下变频、低通滤波，得到Pi/8D8PSK调制的基带信号X(n)：X(n)＝XI(n)+j*XQ(n)j表示复数信号的虚部份量；步骤S2：采用平方定时恢复算法对基带信号进行位同步运算，首先计算最大抽样点的偏移位置Ph，范围为大于‑1/2，小于1/2：

【技术特征摘要】
1.一种Pi/8D8PSK解调的载波频偏估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：对Pi/8D8PSK中频信号进行数字正交下变频、低通滤波，得到Pi/8D8PSK调制的基带信号X(n)：X(n)＝XI(n)+j*XQ(n)j表示复数信号的虚部份量；步骤S2：采用平方定时恢复算法对基带信号进行位同步运算，首先计算最大抽样点的偏移位置Ph，范围为大于-1/2，小于1/2：X(n)为位同步前Pi/8D8PSK调制的基带信号，为复数形式，L为一帧数据的码元数，N为一个码元的采样点数，由于Ph范围为大于-1/2，小于1/2，所以如果计算的Ph小于0，则Ph＝Ph+1.0；一帧数据的最大抽样点为：InterMax(i)＝(Ph+i)*N+1；i＝0，1，…，L-1位同步后的正交信号如下：I(i)＝XI(InterMax(i))；i＝0，1，…，L-1Q(i)＝XQ(InterMax(i))；i＝0，1，…，L-1；步骤S3：位同步后的I(n)、Q(n)进行加窗运算，得到Ic(n)、Qc(n)，窗函数为Win(n)，由Matlab...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱者凤，
申请(专利权)人：上海微波技术研究所中国电子科技集团公司第五十研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31