CN109714286A - 一种Pi/8D8PSK解调的载波频偏估计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种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。

Description

一种Pi/8D8PSK解调的载波频偏估计方法
技术领域
本发明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。
背景技术
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***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。
发明内容
本发明提供了一种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。
本发明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-1
Q(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-1
Qc(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，本发明具有如下的有益效果：
相对于已有的DFT频偏估计算法，本发明提高了精度和效率，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，本发明的其它特征、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为本发明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发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图3为本发明的载波频偏估计实现框图，如图3所示，本发明的一种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***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-1
Q(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-1
Qc(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:
复信号的DFT是单边谱，当载波频偏为正值时，幅值最大的谱线位于0～N/2之间；当载波频偏为负值时，幅值最大的谱线位于N/2～N-1之间，所以采用FFT的频偏估计算法可以有效地估计频偏值还可以估计出频偏的正负值。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (1)

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-1
Q(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-1
Qc(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:
FreqOffsetBitSym(n)＝BitSym(n)*e-j*2*π*Δf*n。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112162153A (zh) * 2020-08-31 2021-01-01 南京亿杰明信息技术有限公司 基于相位直线拟合的正弦波信号频率估计方法
CN113406386A (zh) * 2021-06-23 2021-09-17 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种基于数字下变频的信号频率精确估计方法
CN113542173A (zh) * 2021-07-28 2021-10-22 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） 基于自动频率控制的载波频偏抑制方法、***、介质及设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101795250A (zh) * 2010-04-16 2010-08-04 成都天奥信息科技有限公司 Vdl通信***d8psk调制信号解调方法及装置
CN102790659A (zh) * 2012-07-18 2012-11-21 福建先创通信有限公司 一种移动通信***中数据包的传输方法
US20130121350A1 (en) * 2008-03-31 2013-05-16 Sirius XM Radio, Inc. Overlay Modulation of COFDM Using Phase and Amplitude Offset Carriers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130121350A1 (en) * 2008-03-31 2013-05-16 Sirius XM Radio, Inc. Overlay Modulation of COFDM Using Phase and Amplitude Offset Carriers
CN101795250A (zh) * 2010-04-16 2010-08-04 成都天奥信息科技有限公司 Vdl通信***d8psk调制信号解调方法及装置
CN102790659A (zh) * 2012-07-18 2012-11-21 福建先创通信有限公司 一种移动通信***中数据包的传输方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TIANHUA XU ET AL: "Analytical BER performance in differential n-PSK coherent transmission system influenced by equalization enhanced phase noise", 《OPTICS COMMUNICATIONS》 *
钱者凤: "QPSK信号的矢量分析研究与实现", 《信息技术》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112162153A (zh) * 2020-08-31 2021-01-01 南京亿杰明信息技术有限公司 基于相位直线拟合的正弦波信号频率估计方法
CN113406386A (zh) * 2021-06-23 2021-09-17 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种基于数字下变频的信号频率精确估计方法
CN113406386B (zh) * 2021-06-23 2023-04-25 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种基于数字下变频的信号频率精确估计方法
CN113542173A (zh) * 2021-07-28 2021-10-22 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） 基于自动频率控制的载波频偏抑制方法、***、介质及设备

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