基于四次方环的频偏估计方法

李明明 纪宏

【摘要】应在无线通信系统中，只有使本地载波的频率和相位严格地与接收信号保持同步时，才能实现信号的相干解调。根据锁相环路理论，锁相环路的捕获时间直接与初始频差相关，且初始频差越大，捕获时间越长，同时，受限于本地振荡器的控制范围，环路参数的影响，捕获带宽较小。锁相环技术在相位同步上也存在一些困难，在高速移动的环境下，通信载体之间存在的多普勒现象造成收、发信机本振频的不规则频率偏移，频率偏移和信号的衰减使接收信号相位产生变化。因此在锁相环路中加入载波的频偏估计，使接收信号与本地振荡器频差保持在一个较小的范围内，便于锁相环路快速捕获。本文计划使用四次方环解调出带频偏的信号，求似然函数，再用FFT方法计算频偏估计，仿真结果证实这种方法速度较快，更适合工程应用。

【关键词】四次方环;频偏估计;FFT;动中通

一、引言

随着卫星通信技术的发展，在运动中实现连续稳定地与卫星交换数据变得越来越普遍，动中通为运动中的卫星通信，可以在运动中实现远距离，大容量的实时多媒体传输，在多媒体业务中，视频传输具有重要地位。动中通系统工作的原理为控制系统使运动载体无论怎样运动，天线波速都可以准确对准目标卫星，通过惯导等测量单元对控制方为、俯仰、极化电机进行控制，使天线时刻对准卫星，在这个过程中，快速解调是关键的一步。对于频率调制信号，載波信号的频率与调制信号成线性关系，如果能通过某种控制使本地载波信号的频率与接收信号的频率保持同步，则可以有效地对频率调制信号进行解调。本文第二部分介绍四次方环载波提取，第三部分对频偏估计算法进行推理和分析，第四部分是计算机仿真，验证算法的性能。

本文第二部分介绍四次方环载波提取，第三部分对频偏估计算法进行推理和分析，第四部分是计算机仿真，验证算法的性能。

二、四次方环载波提取

四、计算机仿真

五、结论

本文提出一种应用于动中通的QPSK信号的频偏估计方法。利用四次方环后的信号，求出似然函数，利用FFT求出相偏和频偏，结果当FFT频谱值取最大值时频偏最大，且取样点N越大，频偏值越小，在解调前端加上频偏估计，可以减少误差，实现快速捕获，更适用于动中通这种高速运动的载体。

参考文献：

[1]宋文姝.一种QPSK全数字化载波频偏估计算法[J].电路与系统学报，2008，13（4）：1-1.

[2]章彪.动中通卫星识别跟踪系统的研究与设计[J].电光与控制，2018，25（12）：63-67 .

[3]张滨，张峰干等.基于I^2 C总线的卫星接收机信号检测研究[J].中国有限电视，2009（2）：149-152.

[4]赵海军.低成本车载相控阵动中通天线跟踪技术[D].合肥：合肥工业大学，2015.

[5]黄文浩.车载卫星电视接收系统的设计与工程实现[D].南京：南京理工大学，2012.

[6]王志超.一种用于高速QPSK解调的四次方环载波恢复电路[J].电讯技术，2012，52（8），1313.

[7]付文君，姜景山.QPSK数字接收机中的SNR估计的新方法[J].电子与信息学报，2007，29（2）.

[8]徐学海.卫星动中通视频传输可用性[J].无线电通信技术，2019，45（1），68-72.

[9]郝晓敏.基于MATLAB的QPSK调制解调器分析研究[J].仪器仪表与分析监测，2018（2），52-55.

[10]朱纯.FTN系统中卫星通信QPSK信号的频偏估计研究[J].电视技术，2018，42（2）：29-33.

作者简介：李明明，女，1977年7月生，西安科技大学通信与信息系统硕士，西安科技大学副教授，硕士生导师。主要研究方向为无线传感器网络、云计算及大数据技术。