頻偏估計(jì)方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種頻偏估計(jì)方法和系統(tǒng)，根據(jù)基帶信號獲取基帶去調(diào)制信號，對基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得離散頻譜，根據(jù)離散頻譜獲取頻譜幅值最大的第一目標(biāo)點(diǎn)以及和第一目標(biāo)點(diǎn)左右相鄰的第二目標(biāo)點(diǎn)和第三目標(biāo)點(diǎn)，對這三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行分段三次樣條插值計(jì)算，獲得第四目標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)第四目標(biāo)點(diǎn)、快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和基帶信號的符號周期獲取頻偏估計(jì)值。本發(fā)明使用分段三次樣條插值擬合算法，使得對離散頻譜的擬合更加貼近真實(shí)曲線的形態(tài)，因而獲得了更真實(shí)的逼近效果，對離散頻譜的更加逼近的擬合使得插值出的點(diǎn)位置更加精細(xì)與準(zhǔn)確，而插值出的點(diǎn)位置精度就決定了頻偏估計(jì)的精度，本發(fā)明的頻偏估計(jì)精度比一般二次擬合插值算法的頻偏估計(jì)精度高。
【專利說明】
頻偏估計(jì)方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種頻偏估計(jì)方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在目前的數(shù)字通信系統(tǒng)中，收發(fā)端載波頻偏的存在會使通信系統(tǒng)的性能急劇惡 化。數(shù)據(jù)輔助的頻偏估計(jì)算法由于其精度高、估計(jì)范圍廣，因而其受到了更多的關(guān)注。數(shù)據(jù) 輔助的頻偏估計(jì)算法主要分為兩大類:基于時(shí)域分析的估計(jì)方法和基于頻域分析的估計(jì)方 法。在頻域算法中，基于FFT(化st Fourier Transformation,快速傅里葉變換)對頻譜進(jìn)行 精確插值的頻偏估計(jì)算法是比較常見的。此種算法頻偏估計(jì)范圍廣，對信噪比不敏感，常常 受到眾多通信系統(tǒng)的青睞。但是由于FFT自身的柵欄效應(yīng)，F(xiàn)FT的估計(jì)精度和有用數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) W及FFT變換點(diǎn)數(shù)有關(guān)，因而對于估計(jì)精度要求比較高的系統(tǒng)常常難W滿足要求。二次拋物 線頻域內(nèi)插頻偏估計(jì)方法雖然使得估計(jì)精度有所提高，但此種方法因?yàn)橹挥玫蕉螖M合， 所W估計(jì)精度提高程度有限，仍然很難滿足很多系統(tǒng)的精度要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于此，有必要針對現(xiàn)有的二次拋物線頻域內(nèi)插頻偏估計(jì)方法的估計(jì)精度較低的 問題，提供一種頻偏估計(jì)方法和系統(tǒng)。
[0004] -種頻偏估計(jì)方法，包括W下步驟：
[0005] 獲取數(shù)字通信系統(tǒng)信道中的基帶信號，根據(jù)基帶信號獲取用于去調(diào)制的信號，根 據(jù)用于去調(diào)制的信號對基帶信號進(jìn)行去調(diào)制操作，獲得基帶去調(diào)制信號；
[0006] 對基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得離散頻譜，根據(jù)離散頻譜獲取頻譜 幅值最大的第一目標(biāo)點(diǎn)W及與第一目標(biāo)點(diǎn)左右相鄰的第二目標(biāo)點(diǎn)和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)；
[0007] 對第一目標(biāo)點(diǎn)、第二目標(biāo)點(diǎn)和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行分段Ξ次樣條插值計(jì)算，獲得第四 目標(biāo)點(diǎn)；
[000引獲取快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和基帶信號的符號周期，根據(jù)第四目標(biāo)點(diǎn)、快速傅里葉 變換點(diǎn)數(shù)和基帶信號的符號周期獲取頻偏估計(jì)值。
[0009] -種頻偏估計(jì)系統(tǒng)，包括W下單元：
[0010] 預(yù)處理單元，用于獲取數(shù)字通信系統(tǒng)信道中的基帶信號，根據(jù)基帶信號獲取用于 去調(diào)制的信號，根據(jù)用于去調(diào)制的信號對基帶信號進(jìn)行去調(diào)制操作，獲得基帶去調(diào)制信號；
[0011] 頻譜處理單元，用于對基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得離散頻譜，根據(jù) 離散頻譜獲取頻譜幅值最大的第一目標(biāo)點(diǎn)W及和第一目標(biāo)點(diǎn)左右相鄰的第二目標(biāo)點(diǎn)和第 二目標(biāo)點(diǎn)；
[0012] 插值處理單元，用于對第一目標(biāo)點(diǎn)、第二目標(biāo)點(diǎn)和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行分段Ξ次樣條 插值計(jì)算，獲得第四目標(biāo)點(diǎn)；
[0013] 頻偏估計(jì)單元，用于獲取快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和基帶信號的符號周期，根據(jù)第四 目標(biāo)點(diǎn)、快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和基帶信號的符號周期獲取頻偏估計(jì)值。
[0014] 根據(jù)上述本發(fā)明的頻偏估計(jì)方法和系統(tǒng)，其是根據(jù)基帶信號獲取基帶去調(diào)制信 號，對基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得離散頻譜，根據(jù)離散頻譜獲取頻譜幅值最 大的第一目標(biāo)點(diǎn)W及和第一目標(biāo)點(diǎn)左右相鄰的第二目標(biāo)點(diǎn)和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)，對運(yùn)Ξ個(gè)點(diǎn)進(jìn)行 分段Ξ次樣條插值計(jì)算，獲得第四目標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)第四目標(biāo)點(diǎn)、快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和基帶信 號的符號周期獲取頻偏估計(jì)值。本發(fā)明使用分段Ξ次樣條插值擬合算法，使得對離散頻譜 的擬合更加貼近真實(shí)曲線的形態(tài)，因而獲得了更加真實(shí)的逼近效果，對離散頻譜的更加逼 近的擬合使得插值出的點(diǎn)位置更加精細(xì)與準(zhǔn)確，而插值出的點(diǎn)位置精度就決定了頻偏估計(jì) 的精度，因而本發(fā)明的頻偏估計(jì)精度比一般二次擬合插值算法的頻偏估計(jì)精度高。
【附圖說明】
[0015] 圖1為其中一個(gè)實(shí)施例的頻偏估計(jì)方法的流程示意圖；
[0016] 圖2為其中一個(gè)實(shí)施例的第一目標(biāo)點(diǎn)、第二目標(biāo)點(diǎn)、第Ξ目標(biāo)點(diǎn)和第四目標(biāo)點(diǎn)的位 置示意圖；
[0017] 圖3為其中一個(gè)實(shí)施例的第一目標(biāo)點(diǎn)、第二目標(biāo)點(diǎn)、第Ξ目標(biāo)點(diǎn)和第四目標(biāo)點(diǎn)的位 置示意圖；
[0018] 圖4為其中一個(gè)實(shí)施例的快速傅里葉變換公式對應(yīng)的關(guān)系曲線圖；
[0019] 圖5為其中一個(gè)實(shí)施例的頻偏估計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本 發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅僅用W解釋本發(fā)明， 并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021] 參見圖1所示，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中頻偏估計(jì)方法的流程示意圖。該實(shí)施例中的 頻偏估計(jì)方法，包括W下步驟：
[0022] 步驟S101:獲取數(shù)字通信系統(tǒng)信道中的基帶信號，根據(jù)基帶信號獲取用于去調(diào)制 的信號，根據(jù)用于去調(diào)制的信號對基帶信號進(jìn)行去調(diào)制操作，獲得基帶去調(diào)制信號；
[0023] 本步驟主要是去掉接收的基帶信號中的調(diào)制信號，便于簡化后續(xù)的處理過程；
[0024] 步驟S102:對基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得離散頻譜，根據(jù)離散頻譜 獲取頻譜幅值最大的第一目標(biāo)點(diǎn)W及和第一目標(biāo)點(diǎn)左右相鄰的第二目標(biāo)點(diǎn)和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)；
[0025] 在本步驟中，對基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換，可W得到與基帶去調(diào)制信 號對應(yīng)的離散頻譜，離散頻譜中的縱坐標(biāo)表示頻譜幅值，離散頻譜中的橫坐標(biāo)表示頻譜位 置，根據(jù)離散頻譜中的頻譜位置W及幅值可W獲得第一目標(biāo)點(diǎn)、第二目標(biāo)點(diǎn)和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)；
[0026] 步驟S103:對第一目標(biāo)點(diǎn)、第二目標(biāo)點(diǎn)和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行分段Ξ次樣條插值計(jì)算， 獲得第四目標(biāo)點(diǎn)；
[0027] 在本步驟中，進(jìn)行分段Ξ次樣條插值計(jì)算設(shè)及到第一目標(biāo)點(diǎn)、第二目標(biāo)點(diǎn)和第Ξ 目標(biāo)點(diǎn)各自的頻譜幅值和頻譜位置，計(jì)算之后可W獲得第四目標(biāo)點(diǎn)，其中也設(shè)及第四目標(biāo) 點(diǎn)的頻譜幅值和頻譜位置，頻譜幅值對應(yīng)于頻譜的縱坐標(biāo)，頻譜位置對應(yīng)于頻譜的橫坐標(biāo)； [002引步驟S104:獲取快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和基帶信號的符號周期，根據(jù)第四目標(biāo)點(diǎn)、快 速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和基帶信號的符號周期獲取頻偏估計(jì)值。
[0029] 在本實(shí)施例中，根據(jù)基帶信號獲取基帶去調(diào)制信號，對基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速 傅里葉變換，獲得離散頻譜，根據(jù)離散頻譜獲取頻譜幅值最大的第一目標(biāo)點(diǎn)W及和第一目 標(biāo)點(diǎn)左右相鄰的第二目標(biāo)點(diǎn)和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)，對運(yùn)Ξ個(gè)點(diǎn)進(jìn)行分段Ξ次樣條插值計(jì)算，獲得 第四目標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)第四目標(biāo)點(diǎn)、快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和基帶信號的符號周期獲取頻偏估計(jì) 值。本發(fā)明使用分段Ξ次樣條插值擬合算法，使得對離散頻譜的擬合更加貼近真實(shí)曲線的 形態(tài)，因而獲得了更加真實(shí)的逼近效果，對離散頻譜的更加逼近的擬合使得插值出的點(diǎn)位 置更加精細(xì)與準(zhǔn)確，而插值出的點(diǎn)位置精度就決定了頻偏估計(jì)的精度，因而本發(fā)明的頻偏 估計(jì)精度比一般二次擬合插值算法的頻偏估計(jì)精度高。根據(jù)精度高的頻偏估計(jì)值對數(shù)字通 信系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，可W提高通信系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性。
[0030] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)大于基帶信號中符號的個(gè)數(shù)，在對基 帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換之前，在基帶去調(diào)制信號的尾部補(bǔ)上預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的零，預(yù) 設(shè)個(gè)數(shù)為快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)與基帶信號中符號的個(gè)數(shù)的差值。
[0031] 在本實(shí)施例中，快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)一般為2的乘方數(shù)，而基帶信號中符號的個(gè)數(shù) 不一定恰好等于2的乘方數(shù)，快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)理論上是要求大于等于待變換的符號的 個(gè)數(shù)的，快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)大于基帶信號中符號的個(gè)數(shù)，可W保證能對基帶信號中所有 符號進(jìn)行快速傅里葉變換，在基帶去調(diào)制信號的尾部補(bǔ)上預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的零，預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)為快速 傅里葉變換點(diǎn)數(shù)與基帶信號中符號的個(gè)數(shù)的差值，可W使信號的符號個(gè)數(shù)與快速傅里葉變 換點(diǎn)數(shù)一致，補(bǔ)零就是快速傅里葉變換本身的需要，便于統(tǒng)一進(jìn)行快速傅里葉變換。
[0032] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)基帶信號獲取用于去調(diào)制的信號的步驟包括W下步 驟：
[0033] 獲取基帶信號中的調(diào)制信號，對調(diào)制信號進(jìn)行調(diào)制映射和復(fù)共輛操作，獲得用于 去調(diào)制的信號。
[0034] 在本實(shí)施例中，接收的基帶信號中包括調(diào)制信號，該調(diào)制信號主要是用于同步的， 同步包含數(shù)據(jù)的捕獲，載波頻率和相位估計(jì)W及碼元位同步，運(yùn)里主要設(shè)及的是頻率，調(diào)制 信號一般表示為復(fù)數(shù)形式，因此需要對其做復(fù)共輛操作，把復(fù)數(shù)形式轉(zhuǎn)化為實(shí)數(shù)形式，獲得 用于去調(diào)制的信號，用于去調(diào)制的信號為后續(xù)的去調(diào)制操作提供依據(jù)。
[0035] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)用于去調(diào)制的信號對基帶信號進(jìn)行去調(diào)制操作的步驟 包括W下步驟：
[0036] 將用于去調(diào)制的信號與基帶信號進(jìn)行逐點(diǎn)相乘。
[0037] 在本實(shí)施例中，基帶信號和用于去調(diào)制的信號都是一個(gè)信號序列，由于基帶信號 的每一個(gè)信號中都包括了調(diào)制信號，而用于去調(diào)制的信號又是調(diào)制信號的復(fù)共輛形式，因 此，將用于去調(diào)制的信號與基帶信號進(jìn)行逐點(diǎn)相乘后，就可W去掉基帶信號中的調(diào)制信號， 完成去調(diào)制操作。
[0038] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，對第一目標(biāo)點(diǎn)、第二目標(biāo)點(diǎn)和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行分段Ξ次樣 條插值計(jì)算，獲得第四目標(biāo)點(diǎn)的步驟包括W下步驟：
[0039] 判斷第二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值是否大于第Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值，若是，如圖2所示， 則根據(jù)
進(jìn)行分段Ξ次樣條插值計(jì)算；
[0040] 式中，A化m)、A化m-1)和A化m+1)分別表示第一目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值、第二目標(biāo)點(diǎn)的頻 譜幅值和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值，km、km-l、km+l和kmax分別表示第一目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置、第 二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置、第Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置和第四目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置。
[0041 ]在本實(shí)施例中，是在第二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值大于第Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值的情況下 使用Ξ次樣條插值擬合算法，使得對離散頻譜的擬合更加貼近真實(shí)曲線的形態(tài)，獲得更加 真實(shí)的逼近效果，而且Ξ次樣條插值擬合算法的公式僅設(shè)及加減乘除和開平方運(yùn)算，計(jì)算 簡單，因此，相比于其他插值算法，Ξ次樣條插值擬合算法的計(jì)算復(fù)雜度并未增加。
[0042] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，對第一目標(biāo)點(diǎn)、第二目標(biāo)點(diǎn)和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行分段Ξ次樣 條插值計(jì)算，獲得第四目標(biāo)點(diǎn)的步驟包括W下步驟：
[0043] 判斷第二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值是否大于第Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值，若否，如圖3所示， 則根據(jù)
進(jìn)行分段Ξ次樣條插值計(jì)算；
[0044] 式中，A化m)、A化m-1)和A化m+1)分別表示第一目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值、第二目標(biāo)點(diǎn)的頻 譜幅值和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值，km、km-l、km+l和kmax分別表示第一目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置、第 二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置、第Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置和第四目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置。
[0045] 在本實(shí)施例中，是在第二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值不大于第Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值的情況 下使用Ξ次樣條插值擬合算法，使得對離散頻譜的擬合更加貼近真實(shí)曲線的形態(tài)，獲得更 加真實(shí)的逼近效果，而且Ξ次樣條插值擬合算法的公式僅設(shè)及加減乘除和開平方運(yùn)算，計(jì) 算簡單，因此，相比于其他插值算法，Ξ次樣條插值擬合算法的計(jì)算復(fù)雜度并未增加。
[0046] 在上述兩個(gè)實(shí)施例中，插值公式是通過分段Ξ次樣條曲線擬合計(jì)算得出來的。令 X0 = km-1，Xl = km，X2 = km+l，對應(yīng)的令yo = A化m-1)，yi=A化m)，y2 = A化m+1)，則令樣條曲線S (X)是一個(gè)分段定義的光滑曲線，其分段函數(shù)曲線我們用Ξ次多項(xiàng)式進(jìn)行擬合，其兩個(gè)分段 函數(shù)可寫為：
[0047] Si (X) = ￡ii+bi (X-Xi) +Ci (X-Xi) 2+di (X-Xi) 3, i = 0,1 [0048] 其中日日，日1，13日，131，。日，。1，(1日，(11代表8個(gè)未知系數(shù)。
[0049]通過已知條件可W求解出8個(gè)未知數(shù)，求解的結(jié)果為：
[(K)加 ]
[0051]得到了 8個(gè)未知系數(shù)后，便得到了兩段區(qū)間的光滑曲線函數(shù)表達(dá)式，根據(jù)Ξ次函數(shù) 的特性，可W求解出兩個(gè)區(qū)間段內(nèi)的最大值點(diǎn)，也即
[0化2]

[0062] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)第四目標(biāo)點(diǎn)、快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和基帶信號的符號 周期獲取頻偏估計(jì)值的步驟包括W下步驟：
[0063] 根據(jù)
巧取頻偏估計(jì)值，式中，/,0表示頻偏估計(jì)值，kmax表示第四目標(biāo) 點(diǎn)的頻譜位置，化ft表示快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)，T表示基帶信號的符號周期。
[0064] 在本實(shí)施例中，根據(jù)公式可W獲得頻偏估計(jì)值，由于快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和基帶 信號的符號周期一般都不會有偏差，因此頻偏估計(jì)的精度與第四目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置，也就 是第四目標(biāo)點(diǎn)的位置精度有關(guān);對離散頻譜的更加逼近的擬合使得插值出的點(diǎn)位置更加精 細(xì)與準(zhǔn)確，而插值出的點(diǎn)位置精度就決定了頻偏估計(jì)的精度，因而頻偏估計(jì)精度比一般插 值算法的頻偏估計(jì)精度高。
[0065] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，接收基帶信號的物理傳輸通道為加性高斯白噪聲信道，基 帶信號的表達(dá)式為：
[0066]
[0067] 式中，rk表示基帶信號，sk為調(diào)制信號的復(fù)數(shù)形式，Af為基帶信號的頻率偏差，T表 示基帶信號的符號周期，N表示基帶信號中符號的個(gè)數(shù)，Φ表示相位偏差，郵為加性復(fù)高斯 白噪聲信號；
[0068] 基帶去調(diào)制信號的快速傅里葉變換的公式為：
[0069]
[0070] 式中，A(f)表示基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換后的頻譜幅值，化ft表示快速 傅里葉變換點(diǎn)數(shù)，Sk^是Sk的復(fù)共輛形式，f表示頻率。
[0071 ]在本實(shí)施例中，基帶信號中還包括相位偏差和加性復(fù)高斯白噪聲，根據(jù)上述公式 進(jìn)行計(jì)算時(shí)會存在偏差，得到的頻譜中的最大幅值點(diǎn)會有所偏差，因此才需要使用進(jìn)行分 段Ξ次樣條插值計(jì)算，使得對離散頻譜的擬合更加貼近真實(shí)曲線的形態(tài)，獲得了更加真實(shí) 的逼近效果。
[0072] 優(yōu)選的，在進(jìn)行快速傅里葉變換時(shí)，化ft大于N，在基帶去調(diào)制信號的快速傅里葉變 換的公式中，當(dāng)k的取值大于N時(shí)，rk為零，sk*為零；
[0073] 基帶去調(diào)制信號的快速傅里葉變換的公式所對應(yīng)的曲線如圖4所示，圖中，
//,，w表示真正的頻偏值，Δ f為估計(jì)的頻偏值（即估計(jì)的基帶信 號的頻率偏差）。
[0074] 在離散頻譜中尋找幅值最大的點(diǎn)的公式為：
[0075] A(km) =max{A(k)} ,k = 1,2,...,化ft
[0076] 由上式可知，在離散頻譜中各點(diǎn)的頻譜位置與快速傅里葉變換點(diǎn)相對應(yīng)。
[0077] 本發(fā)明的基本思路是捜索去調(diào)制信號的離散頻譜圖中的峰值，理論上去調(diào)制信號 的離散頻譜圖的峰值位置為零頻位置，當(dāng)信號帶有頻偏時(shí)，峰值位置便為頻偏值的位置，因 而峰值位置即對應(yīng)于載波頻偏。FFT作為頻域頻偏估計(jì)算法，其不但頻偏估計(jì)范圍大，可W 達(dá)到±50%的符號速率，而且還能夠在很低的信噪比下工作。此外由于使用了 Ξ次樣條插 值你擬合算法，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，在實(shí)際系統(tǒng)中可W得到廣泛應(yīng)用。
[0078] 根據(jù)上述頻偏估計(jì)方法，本發(fā)明還提供一種頻偏估計(jì)系統(tǒng)，W下就本發(fā)明的頻偏 估計(jì)系統(tǒng)的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0079] 參見圖5所示，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中頻偏估計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該實(shí)施例中的 頻偏估計(jì)系統(tǒng)包括W下單元：
[0080] 預(yù)處理單元210,用于獲取數(shù)字通信系統(tǒng)信道中的基帶信號，根據(jù)基帶信號獲取用 于去調(diào)制的信號，根據(jù)用于去調(diào)制的信號對基帶信號進(jìn)行去調(diào)制操作，獲得基帶去調(diào)制信 號；
[0081] 頻譜處理單元220，用于對基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得離散頻譜， 根據(jù)離散頻譜獲取頻譜幅值最大的第一目標(biāo)點(diǎn)W及和第一目標(biāo)點(diǎn)左右相鄰的第二目標(biāo)點(diǎn) 和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)；
[0082] 插值處理單元230，用于對第一目標(biāo)點(diǎn)、第二目標(biāo)點(diǎn)和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行分段Ξ次樣 條插值計(jì)算，獲得第四目標(biāo)點(diǎn)；
[0083] 頻偏估計(jì)單元240,用于獲取快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和基帶信號的符號周期，根據(jù)第 四目標(biāo)點(diǎn)、快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和基帶信號的符號周期獲取頻偏估計(jì)值。
[0084] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)大于基帶信號中符號的個(gè)數(shù)，頻譜處 理單元240還用于在對基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換之前，在基帶去調(diào)制信號的尾 部補(bǔ)上預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的零，預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)為快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)與基帶信號中符號的個(gè)數(shù)的差值。
[0085] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理單元210獲取基帶信號中的調(diào)制信號，對調(diào)制信號進(jìn) 行調(diào)制映射和復(fù)共輛操作，獲得用于去調(diào)制的信號。
[0086] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理單元210將用于去調(diào)制的信號與基帶信號進(jìn)行逐點(diǎn) 相乘，獲得基帶去調(diào)制信號。
[0087] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，插值處理單元230判斷第二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值是否大于第 Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值，若是，則根據(jù)
[008引
[0089] 進(jìn)行分段Ξ次樣條插值計(jì)算；
[0090] 式中，A化m)、A化m-1)和A化m+1)分別表示第一目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值、第二目標(biāo)點(diǎn)的頻 譜幅值和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值，km、km-l、km+l和kmax分別表示第一目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置、第 二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置、第Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置和第四目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置。
[0091] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，插值處理單元230判斷第二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值是否大于第 Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值，若否，則根據(jù)
[0092]
[0093] 進(jìn)行分段Ξ次樣條插值計(jì)算；
[0094] 式中，A化m)、A化m-1)和A化m+1)分別表示第一目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值、第二目標(biāo)點(diǎn)的頻 譜幅值和第Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值，km、km-l、km+l和kmax分別表示第一目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置、第 二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置、第Ξ目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置和第四目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置。
[00M]在其中一個(gè)實(shí)施例中，頻偏估計(jì)單元240根據(jù)/,>ρ= ^獲取頻偏估計(jì)值，式中， /φ表示頻偏估計(jì)值，kmax表示第四目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置，Nff康示快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)，Τ表示 基帶信號的符號周期。
[0096] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，接收基帶信號的物理傳輸通道為加性高斯白噪聲信道，基 帶信號的表達(dá)式為：
[0097]
[0098] 式中，rk表示基帶信號，sk為調(diào)制信號的復(fù)數(shù)形式，Af為基帶信號的頻率偏差，T表 示基帶信號的符號周期，N表示基帶信號中符號的個(gè)數(shù)，Φ表示相位偏差，郵表示加性復(fù)高 斯白噪聲信號；
[0099] 基帶去調(diào)制信號的快速傅里葉變換的公式為：
[0100]
[0101] 式中，A(f)表示基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換后的頻譜幅值，化ft表示快速 傅里葉變換點(diǎn)數(shù)，31^^是31^的復(fù)共輛形式，f表示頻率。
[0102] 本發(fā)明的頻偏估計(jì)系統(tǒng)與本發(fā)明的頻偏估計(jì)方法一一對應(yīng)，在上述頻偏估計(jì)方法 的實(shí)施例闡述的技術(shù)特征及其有益效果均適用于頻偏估計(jì)系統(tǒng)的實(shí)施例中。
[0103] W上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可W進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí) 施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要運(yùn)些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0104] W上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變形和改進(jìn)，運(yùn)些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)W所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種頻偏估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟： 獲取數(shù)字通信系統(tǒng)信道中的基帶信號，根據(jù)所述基帶信號獲取用于去調(diào)制的信號，根 據(jù)所述用于去調(diào)制的信號對所述基帶信號進(jìn)行去調(diào)制操作，獲得基帶去調(diào)制信號； 對所述基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得離散頻譜，根據(jù)所述離散頻譜獲取 頻譜幅值最大的第一目標(biāo)點(diǎn)以及與所述第一目標(biāo)點(diǎn)左右相鄰的第二目標(biāo)點(diǎn)和第三目標(biāo)點(diǎn)； 對所述第一目標(biāo)點(diǎn)、所述第二目標(biāo)點(diǎn)和所述第三目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行分段三次樣條插值計(jì)算， 獲得第四目標(biāo)點(diǎn)； 獲取快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和所述基帶信號的符號周期，根據(jù)所述第四目標(biāo)點(diǎn)、所述快 速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和所述基帶信號的符號周期獲取頻偏估計(jì)值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，所述快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)大于所 述基帶信號中符號的個(gè)數(shù)，在對所述基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換之前，在所述基 帶去調(diào)制信號的尾部補(bǔ)上預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的零，所述預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)為所述快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)與所述 基帶信號中符號的個(gè)數(shù)的差值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述基帶信號獲取用于 去調(diào)制的信號的步驟包括以下步驟： 獲取所述基帶信號中的調(diào)制信號，對所述調(diào)制信號進(jìn)行調(diào)制映射和復(fù)共輒操作，獲得 所述用于去調(diào)制的信號。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述用于去調(diào)制的信號 對所述基帶信號進(jìn)行去調(diào)制操作的步驟包括以下步驟： 將所述用于去調(diào)制的信號與所述基帶信號進(jìn)行逐點(diǎn)相乘。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，所述對所述第一目標(biāo)點(diǎn)、所述第 二目標(biāo)點(diǎn)和所述第三目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行分段三次樣條插值計(jì)算，獲得第四目標(biāo)點(diǎn)的步驟包括以下 步驟： 判斷所述第二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值是否大于所述第三目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值，若是，則根據(jù):進(jìn)行分段三次樣條插值計(jì)算； 式中，A(km)、A(km-l)和A(km+1)分別表示所述第一目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值、所述第二目標(biāo)點(diǎn) 的頻譜幅值和所述第三目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值，km、km-l、km+l和k max分別表示所述第一目標(biāo)點(diǎn)的 頻譜位置、所述第二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置、所述第三目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置和所述第四目標(biāo)點(diǎn)的 頻譜位置。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，所述對所述第一目標(biāo)點(diǎn)、所述第 二目標(biāo)點(diǎn)和所述第三目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行分段三次樣條插值計(jì)算，獲得第四目標(biāo)點(diǎn)的步驟包括以下 步驟： 判斷所述第二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值是否大于所述第三目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值，若否，則根據(jù)進(jìn)行分段三次樣條插值計(jì)算； 式中，A(km)、A(km-l)和A(km+1)分別表示所述第一目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值、所述第二目標(biāo)點(diǎn) 的頻譜幅值和所述第三目標(biāo)點(diǎn)的頻譜幅值，km、km-l、km+l和k max分別表示所述第一目標(biāo)點(diǎn)的 頻譜位置、所述第二目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置、所述第三目標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置和所述第四目標(biāo)點(diǎn)的 頻譜位置。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第四目標(biāo)點(diǎn)、快速 傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和所述基帶信號的符號周期獲取頻偏估計(jì)值的步驟包括以下步驟：?獲取頻偏估計(jì)值，式中，/^表示所述頻偏估計(jì)值，kmax表示所述第四目 標(biāo)點(diǎn)的頻譜位置，Nm表示快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)，T表示所述基帶信號的符號周期。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，所述數(shù)字通信系統(tǒng)信道為加性高 斯白噪聲信道，所述基帶信號的表達(dá)式為：式中，rk表示基帶信號，Sk為所述調(diào)制信號的復(fù)數(shù)形式，Af為基帶信號的頻率偏差，T表 示所述基帶信號的符號周期，Ν表示所述基帶信號中符號的個(gè)數(shù)，Φ表示相位偏差，nk表示 加性高斯白噪聲信號； 所述基帶去調(diào)制信號的快速傅里葉變換的公式為：式中，A(f)表示所述基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換后的頻譜幅值，Nfft表示快速 傅里葉變換點(diǎn)數(shù)，sk$是sk的復(fù)共輒形式，f表示頻率。9. 一種頻偏估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，包括以下單元： 預(yù)處理單元，用于獲取數(shù)字通信系統(tǒng)信道中的基帶信號，根據(jù)所述基帶信號獲取用于 去調(diào)制的信號，根據(jù)所述用于去調(diào)制的信號對所述基帶信號進(jìn)行去調(diào)制操作，獲得基帶去 調(diào)制信號； 頻譜處理單元，用于對所述基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得離散頻譜，根據(jù) 所述離散頻譜獲取頻譜幅值最大的第一目標(biāo)點(diǎn)以及與所述第一目標(biāo)點(diǎn)左右相鄰的第二目 標(biāo)點(diǎn)和第三目標(biāo)點(diǎn)； 插值處理單元，用于對所述第一目標(biāo)點(diǎn)、所述第二目標(biāo)點(diǎn)和所述第三目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行分段 三次樣條插值計(jì)算，獲得第四目標(biāo)點(diǎn)； 頻偏估計(jì)單元，用于獲取快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和所述基帶信號的符號周期，根據(jù)所述 第四目標(biāo)點(diǎn)、所述快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)和所述基帶信號的符號周期獲取頻偏估計(jì)值。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的頻偏估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)大于 所述基帶信號中符號的個(gè)數(shù)，所述頻譜處理單元還用于在對所述基帶去調(diào)制信號進(jìn)行快速 傅里葉變換之前，在所述基帶去調(diào)制信號的尾部補(bǔ)上預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的零，所述預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)為所述 快速傅里葉變換點(diǎn)數(shù)與所述基帶信號中符號的個(gè)數(shù)的差值。
【文檔編號】H04L27/26GK106059973SQ201610600662
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月26日 公開號201610600662.1, CN 106059973 A, CN 106059973A, CN 201610600662, CN-A-106059973, CN106059973 A, CN106059973A, CN201610600662, CN201610600662.1
【發(fā)明人】張少侃, 林家群, 呂聰敏
【申請人】廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司