短突发通信系统中载波频偏的估计算法研究

摘要

短突发通信系统因具有较好的抗干扰和抗截获特性，广泛应用于卫星通信、军事通信、深空探测以及高速移动通信等领域。在这些通信系统中，更高效的调制和编码方法的应用，使信息能以更高的速率传输，可能存在的大多普勒频移导致收发双方具有较大的载波参数偏移，而且在低信噪比工作环境下，高精度的载波同步对通信性能的影响至关重要。如何高效合理的利用有限的信息实现更高估计精度和估计范围的载波同步，是目前短突发通信中需要解决的重要问题。
　　本文首先对传统的同步算法进行了阐述，通过仿真分析了各个算法的估计范围、估计精度、复杂度、适用条件等性能。其次，针对FFT算法的原理和优缺点进行了分析，并将FFT算法与其改进算法的估计性能进行了对比分析。然后，在以上研究与分析的基础上，结合短突发通信系统的特性及其适用环境对载波同步算法的要求，提出了一种适用于加性高斯白噪声信道下短突发QPSK调制系统的联合同步算法，此联合算法在粗估计阶段采用M&M算法，保证了较大的估计范围，在细估计阶段采用两次互相关算法，保证了较高的估计精度。仿真结果表明，此联合算法可以纠正的频偏范围可达到符号速率的±45％且性能接近于理想同步。最后，针对Turbo编码系统，介绍了Turbo编码的原理并通过仿真分析了不同因素对Turbo译码的影响，设计了一种基于M&M算法与互相关算法级联的联合算法。仿真结果表明，此联合算法在保证估计范围可达符号速率的±45%的基础上保证估计精度可达到Turbo码正常译码的要求，且此算法的计算量较小，适用于短突发通信系统。