载波频率、初始相位、相位噪声的估计方法和相关设备技术

本申请提供了一种载波频率、初始相位、相位噪声的估计方法和相关设备，其中方法包括：获取k+1个接收信号的幅度和相位，k+1个接收信号为在连续的k+1个时刻分别接收到的k+1个信号，k为大于或等于零的整数；根据k+1个接收信号的幅度确定第一协方差矩阵；根据第二向量和第二协方差矩阵确定第k时刻的载波频率和/或载波初始相位，第二向量为由k+1个接收信号的相位构成的向量，第二协方差矩阵为第一协方差矩阵与第三协方差矩阵的和。采用本申请，能够降低载波频率和/或载波初始相位的估计的计算量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】载波频率、初始相位、相位噪声的估计方法和相关设备


[0001]本申请涉及通信
，具体涉及一种载波频率、初始相位、相位噪声的估计方法和相关设备。

技术介绍

[0002]在通信、生物医学工程、雷达/声纳应用以及其他信号处理领域，如电网功率质量监测等，载波频率和相位估计都是一个经典而重要的问题。所有这些应用都可以借助于单一正弦载波的信号模型进行算法设计和性能分析。基于离散时间信号模型，在仅考虑加性高斯噪声(AWGN)时，多种频率、相位估计算法被提出并得到验证。目前最常用的方法是将频率和相位建模为未知的非随机参数，并应用极大似然(ML)估计理论。一个众所周知的解决方案是基于傅里叶变换的频域方法，即通过一维搜索来找到周期图的峰值，但这种方案的计算复杂度很大，计算量很大。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供了一种载波频率、载波初始相位的估计方法及相关设备，能够降低载波频率和/或载波初始相位的估计的计算量。
[0004]第一方面，本申请实施例提供了一种载波频率和/或载波初始相位的估计方法，包括：获取k+1个接收信号的幅度和相位，所述k+1个接收信号为在连续的k+1个时刻分别接收到的k+1个信号，所述k为大于或等于零的整数；根据所述k+1个接收信号的幅度确定第一协方差矩阵∑
∈
，其中，由所述k+1个接收信号对应的加性观测相位噪声构成的第一向量∈服从以下高斯分布：∈～N(0，∑
∈
)；根据第二向量∠r和第二协方差矩阵∑
r
确定第k时刻的载波频率和/或载波初始相位，其中，所述第二向量∠r为由所述k+1个接收信号的相位构成的向量，所述第二协方差矩阵∑
r
为所述第一协方差矩阵∑
∈
与第三协方差矩阵∑
θ
的和，由所述k+1个接收信号对应的随机游走的第一载波相位噪声构成的第三向量θ服从以下高斯分布：θ～N(0，∑
θ
)。
[0005]在本申请实施例中，第一协方差矩阵∑
∈
是第一向量∈服从的高斯分布对应的协方差矩阵，第一向量∈是k+1个接收信号对应的加性观测相位噪声构成的向量，加性观测相位噪声等效于加性高斯噪声，第一协方差矩阵∑
∈
仅与接收信号的幅度有关；第二协方差矩阵∑
r
为第一协方差矩阵∑
∈
与第三协方差矩阵∑
θ
的和；第三协方差矩阵∑
θ
是由k+1个接收信号对应的随机游走的第一载波相位噪声构成的第三向量θ服从的高斯分布对应的协方差矩阵，第三协方差矩阵∑
θ
是已知的；因此，在获取到k+1个接收信号的幅度和相位后，可以根据k+1个接收信号的幅度确定第一协方差矩阵∑
∈
，进而与第三协方差矩阵∑
θ
相加得到第二协方差矩阵∑
r
，再根据由k+1个接收信号的相位构成的第二向量∠r和第二协方差矩阵∑
r
即可确定出第k时刻的载波频率和/或载波初始相位，从而获取到k+1个接收信号的幅度和相位即可估计到载波频率和/或载波初始相位，降低了计算复杂度，也即降低了计算量。
[0006]在一种可能的实现方式中，k＝N
‑
1，所述N为正整数，第N
‑
1时刻的载波频率通过以下公式确定：
[0007][0008]其中，上标(N
‑
1)表示第N
‑
1时刻，表示第N
‑
1时刻的载波频率，N＝[0，1，
…
，N
‑
1]T
，∑
r
表示第N
‑
1时刻的第二协方差矩阵，∠r表示第N
‑
1时刻的第二向量，1＝[1，1，
…
，1]T
。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：获取第N时刻对应的接收信号的幅度和相位，所述第N时刻对应的接收信号为在第N时刻接收到的信号；所述第N时刻的载波频率通过以下公式确定：
[0010][0011]其中：
[0012][0013]其中，A
(N
‑
1)
＝(N
T
∑
r
‑1∠r)
(N
‑
1)
，B
(N
‑
1)
＝(1
T
∑
r
‑11)
(N
‑
1)
，C
(N
‑
1)
＝(1
T
∑
r
‑1N)
(N
‑
1)
，D
(N
‑
1)
＝(1
T
∑
r
‑1∠r)
(N
‑
1)
，E
(N
‑
1)
＝(N
T
∑
r
‑1N)
(N
‑
1)
；
[0014]其中：
[0015][0016]其中，上标(N)表示第N时刻，上标(N
‑
1)表示第N
‑
1时刻，上标(1)表示第1时刻，表示第N时刻的载波频率，∠r(N)表示第N时刻对应的接收信号的相位，N0表示白噪声的单边带功率谱密度，A表示发送信号的幅度，|r(N)|表示第N时刻对应的接收信号的幅度，N＝[0，1，
…
，N
‑
1]T
，∑
r
表示第N
‑
1时刻的第二协方差矩阵，∠r表示第N
‑
1时刻的第二向量，1＝[1，1，
…
，1]T
，∠r(1)表示第1时刻对应的接收信号的相位，|r(1)|表示第1时刻对应的接收信号的幅度；表示一方差，第一载波相位噪声θ(k)＝θ(k
‑
1)+Δθ(k)，θ(0)＝0，{Δθ
(k)}是一个方差为的高斯随机变量序列。
[0017]在一种可能的实现方式中，k＝N
‑
1，所述N为正整数，第N
‑
1时刻的载波初始相位通过以下公式确定：
[0018][0019]其中，上标(N
‑
1)表示第N
‑
1时刻，表示第N
‑
1时刻的载波初始相位，N＝[0，1，
…
，N
‑
1]T
，∑
r
表示第N
‑
1时刻的第二协方差矩阵，∠r表示第N
‑
1时刻的第二向量，1＝[1，1，
…
，1]T
。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：获取第N时刻对应的接收信号的幅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种载波频率和/或载波初始相位的估计方法，其特征在于，包括：获取k+1个接收信号的幅度和相位，所述k+1个接收信号为在连续的k+1个时刻分别接收到的k+1个信号，所述k为大于或等于零的整数；根据所述k+1个接收信号的幅度确定第一协方差矩阵∑
∈
，其中，由所述k+1个接收信号对应的加性观测相位噪声构成的第一向量∈服从以下高斯分布：∈～N(0，∑
∈
)；根据第二向量∠r和第二协方差矩阵∑
r
确定第k时刻的载波频率和/或载波初始相位，其中，所述第二向量∠r为由所述k+1个接收信号的相位构成的向量，所述第二协方差矩阵∑
r
为所述第一协方差矩阵∑
∈
与第三协方差矩阵∑
θ
的和，由所述k+1个接收信号对应的随机游走的第一载波相位噪声构成的第三向量θ服从以下高斯分布：θ～N(0，∑
θ
)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，k＝N
‑
1，所述N为正整数，第N
‑
1时刻的载波频率通过以下公式确定：其中，上标(N
‑
1)表示第N
‑
1时刻，表示第N
‑
1时刻的载波频率，N＝[0，1，
…
，N
‑
1]
T
，∑
r
表示第N
‑
1时刻的第二协方差矩阵，∠r表示第N
‑
1时刻的第二向量，1＝[1，1，
…
，1]
T
。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取第N时刻对应的接收信号的幅度和相位，所述第N时刻对应的接收信号为在第N时刻接收到的信号；所述第N时刻的载波频率通过以下公式确定：其中：其中，A
(N
‑
1)
＝(N
T
∑
r
‑1∠r)
(N
‑
1)
，B
(N
‑
1)
＝(1
T
∑
r
‑11)
(N
‑
1)
，C
(N
‑
1)
＝(1
T
∑
r
‑1N)
(N
‑
1)
，D
(N
‑
1)
＝(1
T
∑
r
‑1∠r)
(N
‑
1)
，E
(N
‑
1)
＝(N
T
∑
r
‑1N)
(N
‑
1)
；其中：
其中，上标(N)表示第N时刻，上标(N
‑
1)表示第N
‑
1时刻，上标(1)表示第1时刻，表示第N时刻的载波频率，∠r(N)表示第N时刻对应的接收信号的相位，N0表示白噪声的单边带功率谱密度，A表示发送信号的幅度，|r(N)|表示第N时刻对应的接收信号的幅度，N＝[0，1，
…
，N
‑
1]
T
，∑
r
表示第N
‑
1时刻的第二协方差矩阵，∠r表示第N
‑
1时刻的第二向量，1＝[1，1，
…
，1]
T
，∠r(1)表示第1时刻对应的接收信号的相位，|r(1)|表示第1时刻对应的接收信号的幅度；第一载波相位噪声θ(k)＝θ(k
‑
1)+Δθ(k)，θ(0)＝0，{Δθ(k)}是一个方差为的高斯随机变量序列。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，k＝N
‑
1，所述N为正整数，第N
‑
1时刻的载波初始相位通过以下公式确定：其中，上标(N
‑
1)表示第N
‑
1时刻，表示第N
‑
1时刻的载波初始相位，N＝[0，1，
…
，N
‑
1]
T
，∑
r
表示第N
‑
1时刻的第二协方差矩阵，∠r表示第N
‑
1时刻的第二向量，1＝[1，1，
…
，1]
T
。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取第N时刻对应的接收信号的幅度和相位，所述第N时刻对应的接收信号为在第N时刻接收到的信号；所述第N时刻的载波初始相位通过以下公式确定：其中：
其中，A
(N
‑
1)
＝(N
T
∑
r
‑1∠r)
(N
‑
1)
，B
(N
‑
1)
＝(1
T
∑
r
‑11)
(N
‑
1)
，C
(N
‑
1)
＝(1
T
∑
r
‑1N)
(N
‑
1)
，D<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王倩，全智，毕宿志，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：