【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，更具体地说，它涉及一种基于多相锁频环的频率同步方法。
技术介绍
1、现代无线通信接收机中，频率同步模块极其重要，直接决定系统的性能。相干解调的频率同步是指在无线接收端产生一个与通信载波频率相同的相干载波。常用的频率同步方法包括锁相环、m次方环、costas环等直接法以及v&v、kam、l&r等导频法，不同的算法分别在低信噪比、大带宽、低延时、快速收敛等方面有突出的性能。其中，锁频环是一种适用于高动态、大带宽、低信噪比的频率同步技术。
2、然而，传统锁频环的环路中只有单个鉴频器，其带宽、精度只能数环路参数改变，灵活性差。
3、由此，本专利技术提供了一种基于多相锁频环的频率同步方法，改善了上述技术问题。
技术实现思路
1、本公开实施例旨在针对现有技术的不足，提供一种基于多相锁频环的频率同步方法，本专利技术采用了多个不同相位和精度的鉴频器，并通过判据使用不同鉴频器的并行锁频环，解决了锁频环的环路中只有单个鉴频器，其带宽、精度只能数环路参数改变，灵活性差的问题。同时增加了相位跟踪部分，可以弥补锁频环不能跟踪相位的不足。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于多相锁频环的频率同步方法，包括如下步骤：s1、根据帧结构，剔除载荷数据，把导频单独送入差分环节；
3、s2、将相邻的导频符号进行平均，然后依次进行差分，最后把差分进行平均；
4、s3、通过除法器获取整个导频段平
5、s4、通过查atan表获得商值的反正切值；
6、s5、根据切换策略，判断采用哪一路差分参数的值；此值再除以差分参数，获得频率同步估计的频率值
7、s7、通过查cos表获得频率的复幅值；
8、s8、把输入的数据存入存储器，待频率的复幅值更新后，读出数据；
9、s9、将数据与估计频率值的共轭值相乘，即完成一次频率同步。
10、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述帧结构由帧头、插入导频和数据组成；所述帧头包括同步头段和独特码段；
11、所述同步头段包括：帧头同步字，bpsk调制，长度s个符号，可完成位/码同步；
12、所述独特码段包括：帧头独特字，bpsk调制，长度u个符号，完成帧同步；
13、所述插入导频段包括：导频，bpsk调制，长度为p个符号，定义为1，插入周期是每d个符号，插入每个数据块的后面，完成频域同步；
14、所述数据段包括：数据载荷，每段长度为d个符号；保护间隔：长度为n个符号，无信息。
15、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述将相邻的导频符号进行平均，然后依次进行差分，最后把差分进行平均的过程为：设接收带频偏的无线通信信号r表示为通信信号s和高斯白噪声n之和，公式为：
16、
17、其中，a为调制后的复包络，f为剩余频偏，fai为随机相位，n为复加性高斯白噪声；
18、经过时域同步后，获得解帧后的导频信号为：
19、
20、其中，导频信号的复包络a为常数；
21、鉴频器取固定相位差c的数据的共轭乘积的积分：
22、r(c)＝∑kr(k)×r(k+c)*＝∑ka2exp(i2πfc)+∑kn(k)
23、其中，k为积分长度，n为信道噪声交叉项和噪声平方项之和。
24、作为本专利技术的一种优选技术方案，由于加性高斯白噪声n的性质，n可由两个独立的高斯白噪声n构造，其为0均值的加性噪声，但不满足高斯分布，表示为：
25、
26、则频率估计值为：
27、
28、多相鉴频器在传统鉴频器的基础上，采用了多个不同相位差的鉴频器组，和共同完成鉴频，其中取多层次相位差c分别为1、c、c2个符号，可得：
29、r(1)＝∑kr(k)×r(k+1)*＝∑ka2exp(12πf)+∑kn(k)
30、r(c)＝∑kr(k)×r(k+c)*＝∑ka2exp(i2πfc)+∑kn(k)
31、r(c2)＝∑kr(k)×r(k+c2)*＝∑ka2exp(i2πfc2)+∑kn(k)
32、可得到频偏的估计值分别为：
33、
34、
35、
36、作为本专利技术的一种优选技术方案，根据切换策略，判断采用哪一路差分参数的值；此值再除以差分参数，获得频率同步估计的频率值的过程为：定义arg[r(1)]、arg[r(c)]和arg[r(c2)]为复平面上的不同层级算式的鉴频角a；c表示差分距离；可知鉴频角的取值区间应当为[-π，π]，否则会出现鉴频模糊；由于噪声的影响，实际鉴频角的取值区间应当为[-π+b，π-b]，其中b为噪声避让角；另外再定义复平面上的分辨率角或者鉴频模糊角a，其意义是在一定信噪比下，本层级算式的计算的鉴频角绝对值a小于a时，其估计值精度不能进一步提升，也就是本层级算式的达到其估计精度或分辨率；
37、模糊角a取值为：
38、a≤π/c：
39、则，鉴频角的取值区间为[-π+b，-a]∪[a，π-b]。
40、作为本专利技术的一种优选技术方案，实际应用中，接收信号信噪比snr决定了a的取值，a的取值又决定了c的取值；信噪比snr越低，a越大，c越小，其估频率计值收敛越慢；因此，多相锁频环要根据信噪比确定c值或者a值，综合判断进行算式的切换和估计值输出，如下式：
41、
42、
43、
44、综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
45、其一，在传统锁频环单鉴频器的基础上，采用了多个不同相位和精度的鉴频器，并通过判据使用不同鉴频器的并行锁频环。
46、其二，增加了相位跟踪部分，可以弥补锁频环不能跟踪相位的不足。
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1.一种基于多相锁频环的频率同步方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多相锁频环的频率同步方法，其特征在于，所述帧结构由帧头、插入导频和数据组成；所述帧头包括同步头段和独特码段；
3.根据权利要求1所述的基于多相锁频环的频率同步方法，其特征在于，所述将相邻的导频符号进行平均，然后依次进行差分，最后把差分进行平均的过程为：设接收带频偏的无线通信信号r表示为通信信号s和高斯白噪声n之和，公式为：
4.根据权利要求3所述的基于多相锁频环的频率同步方法，其特征在于，由于加性高斯白噪声n的性质，N可由两个独立的高斯白噪声n构造，其为0均值的加性噪声，但不满足高斯分布，表示为：
5.根据权利要求1所述的基于多相锁频环的频率同步方法，其特征在于，根据切换策略，判断采用哪一路差分参数的值；此值再除以差分参数，获得频率同步估计的频率值的过程为：定义Arg[R(1)]、Arg[R(c)]和Arg[R(c2)]为复平面上的不同层级算式的鉴频角a；c表示差分距离；可知鉴频角的取值区间应当为[-π，π]，否则会出现鉴频模糊；由
6.根据权利要求5所述的基于多相锁频环的频率同步方法，其特征在于，接收信号信噪比SNR决定了A的取值，A的取值又决定了C的取值；信噪比SNR越低，A越大，C越小，其估频率计值收敛越慢；因此，多相锁频环要根据信噪比确定C值或者A值，综合判断进行算式的切换和估计值输出，如下式：
...【技术特征摘要】
1.一种基于多相锁频环的频率同步方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多相锁频环的频率同步方法，其特征在于，所述帧结构由帧头、插入导频和数据组成；所述帧头包括同步头段和独特码段；
3.根据权利要求1所述的基于多相锁频环的频率同步方法，其特征在于，所述将相邻的导频符号进行平均，然后依次进行差分，最后把差分进行平均的过程为：设接收带频偏的无线通信信号r表示为通信信号s和高斯白噪声n之和，公式为：
4.根据权利要求3所述的基于多相锁频环的频率同步方法，其特征在于，由于加性高斯白噪声n的性质，n可由两个独立的高斯白噪声n构造，其为0均值的加性噪声，但不满足高斯分布，表示为：
5.根据权利要求1所述的基于多相锁频环的频率同步方法，其特征在于，根据切换策略，判断采用哪一路差分参数的值；此值再除以差分...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐东元，王本庆，王继博，
申请(专利权)人：凯睿星通信息科技南京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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