微弱PM信号载波频率精确估计方法技术

本发明专利技术公开的一种微弱PM信号载波频率精确估计方法，旨在提高低信噪比情况下PM信号载波频率估计的准确度。本发明专利技术通过下述技术方案实现：数据采样单元对接收信号进行低通滤波和降采样，将数据写入缓存空间；数据处理单元从缓存空间读取数据，对降采样后的载波多普勒数据先补偿副载波；再根据载波多普勒频率及其变化率范围划分多个频率子槽，进行载波多普勒频率及其变化率的双重补偿，并在多普勒补偿和变化率补偿之间采用乒乓缓存；控制FFT运算模块多路并行、多轮次和时分复用FFT资源；比较FFT运算后的频谱峰值，得到对应的积分地址信息；进行频率解算，根据解算出的变化率结果来矫正多普勒频率，估计出微弱PM信号载波精确频率。

【技术实现步骤摘要】
微弱PM信号载波频率精确估计方法
本专利技术属于无线通信领域中信号载波频率估计技术，涉及一种低信噪比条件下PM信号载波频率的精确估计方法。
技术介绍
在信号传输的过程中，需要先将信号负载到一个固定频率的载波上，这个过程称为加载，严格的讲，是把一个较低频率的信号调制到一个相对较高的频率上去，这种较高频率就叫载波频率。为了改善信号在信道中传输的质量，通常情况下，信号要经过调制和解调等处理，相干解调是目前主流的解调方式，其解调性能与恢复的载波频率精度有着直接的关系。对于PM信号，其相位与调制信号幅度成正比，若调制信号稳定，则已调信号和载波有恒定频率差和累积相位差。在无线通信测控系统中，PM信号接收机对载波频率的精确估计是测控系统完成接收解调的关键。如果相干载波存在相位上的误差，这将会引起PM信号信噪比的下降和各支路信号间的串扰，尤其是在高速率传输要求下，往往需要加大频带利用率，即系统单位频带内的码元传输速率，以提高系统的有效性，这种情况下就更需要提取精确同步的相干载波。在航天测控领域，卫星、航天器等目标与地面测控站距离远，这使得测控设备所接收到的信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微弱PM信号载波频率精确估计方法，具有如下技术特征：首先采用滤波采样模块和数据缓存组成数据采样单元，利用顺次串联的副载波补偿模块、载波多普勒补偿模块、载波多普勒变化率补偿模块、FFT运算模块、峰值比较模块和频率解算模块构建微弱PM信号载波频率精确估计的数字处理单元；数据采样单元先对接收信号进行滤波采样和下变频处理，选择适当的低通滤波通带进行低通滤波，输出零中频信号，对信号进行降采样后将数据写入数据缓存空间；然后进行数据处理，数据处理单元从缓存空间读取数据，根据副载波调制度选择副载波补偿方式，对降采样后的载波多普勒数据先补偿副载波；根据载波多普勒频率和变化率范围划分多个频率子槽，生成载波...

【技术特征摘要】
1.一种微弱PM信号载波频率精确估计方法，具有如下技术特征：首先采用滤波采样模块和数据缓存组成数据采样单元，利用顺次串联的副载波补偿模块、载波多普勒补偿模块、载波多普勒变化率补偿模块、FFT运算模块、峰值比较模块和频率解算模块构建微弱PM信号载波频率精确估计的数字处理单元；数据采样单元先对接收信号进行滤波采样和下变频处理，选择适当的低通滤波通带进行低通滤波，输出零中频信号，对信号进行降采样后将数据写入数据缓存空间；然后进行数据处理，数据处理单元从缓存空间读取数据，根据副载波调制度选择副载波补偿方式，对降采样后的载波多普勒数据先补偿副载波；根据载波多普勒频率和变化率范围划分多个频率子槽，生成载波多普勒频率补偿和变化率补偿的载波波形，利用更高频率的系统时钟来控制FFT运算模块多路并行、多轮次和时分复用FFT资源，对采样数据进行载波多普勒频率及其变化率的双重补偿，将数据写入乒乓缓存中，并在多普勒补偿和变化率补偿之间采用乒乓缓存进行补偿，通过增加积分时间来提高相关运算后的信号信噪比；从乒乓缓存中读取数据，进行快速傅里叶变换运算；对快速傅里叶变换后的数据进行频谱峰值比较，得出频谱峰值对应的积分地址信息；对峰值比较的结果进行频率解算，利用得出的载波多普勒频率和载波多普勒变化率，得到波多普勒频率估计值和载波多普勒变化率估计值，通过载波多普勒变化率和数据采样处理的时间来校正得到当前时刻的载波多普勒频率值，估计出微弱PM信号载波精确频率。


2.如权利要求1所述的微弱PM信号载波频率精确估计方法，其特征在于：滤波采样模块根据采样频率fsamp和接收信号的数据频率fad进行频率控制字Ksamp转换：Ksamp＝232×fsamp/fad，对频率fad控制下频率控制字Ksamp和输入信号数据不断累加，直到输出积分清零脉冲；当积分清零脉冲有效时输出信号的累加值，并选取截位保证输出信号的有效性，同时对累加器中的数据进行清零，不断循环此过程直到采样结束。


3.如权利要求1所述的微弱PM信号载波频率精确估计方法，其特征在于：副载波补偿模块从数据缓存单元中读取滤波采样后的数据，根据副载波调制度选择副载波补偿方式，对降采样后的数据进行副载波补偿，利用副载波补偿来减少副载波频率对载波频率估计的影响：当副载波调制度大于或等于门限时，通过两路频率控制字Ksubc转换：Ksubc＝232×fsubc/fcalcu，在高系统频率fcalcu控制下，将两路频率控制字Ksubc不断累加得到的查询地址Dsubc送入两路各自的直接数字频率合成DDS的地址映射，查表生成副载波正补偿、负补偿的本地载波。


4.如权利要求3所述的微弱PM信号载波频率精确估计方法，其特征在于：副载波补偿模块对读取的滤波采样数据分别复乘副载波正、负频率波形，正、负补偿的本地载波与输入数据进行复乘运算后再进行复乘运算，输出数据。


5.如权利要求1所述的微弱PM信号载波频率精确估计方法，其特征在于：多普勒补偿模块根据载波多普勒频率范围划分多个频率子槽，生成载波多普勒频率补偿的载波波形，多路并行、多轮次对采样数据进行载波多普勒频率补偿，采样后将数据写入缓存中；在进行多普勒频率补偿的同时，变化率补偿模块从缓存中读取数据形成乒乓缓存模式，根据多普勒频移fdopl_min至fdopl_max范围来划分多个变化的频率补偿子槽，生成载波多普勒变化率补偿的载波波形，将数据写入缓存中。


6.如权利要求5所述的微弱PM信号载波频率精确估计方法，其特征在于：多普勒补偿模块多路并行的路数C...

【专利技术属性】
技术研发人员：王媛，金磊，曾富华，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51