基于導頻受限短突發通信的高精度快速頻偏估計

(韓山師范學院 物理與電子工程學院，廣東 潮州 521041)

1 引 言

近年來，短突發通信已經廣泛應用于衛星遙感、深空通信等前沿領域，同時還將應用到第五代(5G)移動通信中[1-2]。在這些通信領域中，通信雙方的相對移動會產生多普勒效應，大多普勒頻移會造成同步接收機無法實現相干解調，從而導致通信質量的急劇下降。

為了對抗大載波頻偏，傳統的估計算法可以分為數據輔助、非數據輔助兩大類[3-4]，其中，非數據輔助這一類估計算法的信噪比門限和復雜度較數據輔助估計算法高，因此，在短突發通信中，普遍采用基于已知的數據符號的數據輔助估計算法。用于第二代數字視頻廣播(Digital Video Broadcasting-Second Generation，DVB-S2)的數據幀結構將90個已知的數據符號作為幀頭，再以1 440個數據符號附加36個導頻符號為單元周期地構成DVB-S2數據幀結構。文獻[5-6]提出了一種基于導頻符號輔助調制(Pilot-Symbol-Assisted-Modulation，PSAM)的數據幀結構，即將一定長度的導頻符號分成兩部分，含有若干個連續符號的部分作為幀頭，細分成單個離散符號的部分插至幀中和幀尾。

數據輔助估計算法可以分成頻域估計算法和時域估計算法兩小類，前者一般是基于快速傅里葉變換的，后者一般是基于相關運算的。在相同信噪比和導頻開銷下，頻域估計算法的估計范圍要比時域的大，而時域估計算法的估計精度要比頻域的高。為了彌補這兩種算法各自的缺陷，文獻[7]提出了一種時頻聯合的載波估計(Joint Time-Domain and Frequency-Domain Carrier Synchronization，JTDFDCY)算法，即同時使用頻域的旋轉平均周期圖算法和時域的互相關算法，獲得了較大的估計范圍和較高的估計精度，但同時也帶來了較高的復雜度和時頻域多參數優化配置的問題。……