同步参数高精度估计研究

论文摘要

同步是通信信号正确解调的前提和决定性因素,而盲接收中的同步比常规通信接收具有更高的技术难度,因而对同步参数高精度盲估计进行研究具有重要的理论和实践意义。本文在前人工作的基础上,对相移键控（PSK）、正交幅度调制（QAM）信号的定时误差和载频偏差的高精度估计进行了研究,取得如下成果:在定时估计中,首先将基于对数非线性的估计器扩展到Nyquist采样率场合中,当信噪比较低且额外带宽较小时,其估计性能优于同类估计器。本文还设计了一种适合PSK和QAM的联合结构算法,该算法利用前向定时粗估计结果作为定时反馈调整环路的初始迭代值,通过对定时误差的不断调整,最终锁定在正确的定时偏差值上。既缩短了捕获时间,又提高了估计精度,并且不依赖于载波的频偏。在MPSK频差估计方面,提出了一种基于分段DFT相位的正弦波频率估计方法,根据MPSK信号在M次方去调制后近似为单频信号的特点,利用信号分段DFT频谱的相位特性,对幅度谱最大值位置进行相位加权,其估计方差接近Cramer-Rao下界。最后再结合数字科斯塔斯环,给出了一种类似定时恢复的联合结构法,既加快了同步速度,也提高了估计精度。在频率选择性衰落信道中,由于常用的二阶循环平稳性算法存在运算量较大且估计精度不高的缺点,本文推导了K阶循环矩法,并采用频域迭代内插方法,减少了计算量,显著降低了其均方误差。对高阶QAM信号,本文设计了一种基于极性判决相位检测器和模式转换的频率/相位检测器方法;同时,针对高阶QAM信号的特点,引入一种高性能的新鉴频器与相位检测器相结合,构成先捕获后跟踪的新载波恢复结构。两种方法都增大了捕获范围,提高了稳态估计精度,通过仿真验证了这两种方法的有效性。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 同步技术现状及需要解决的问题
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 数字接收机同步技术
• 2.1 前言
• 2.2 同步参数估计模型
• 2.3 经典同步算法分类
• 2.4 同步参数估计性能的评价方法
• 2.4.1 参数估计质量评价准则
• 2.4.2 参数估计的理论下界—修正的Cramer-Rao界（MCRB）
• 2.4.3 同步参数估计的MCRBs
• 2.5 本章小结
• 第三章 定时同步参数的高精度估计
• 3.1 定时同步结构
• 3.2 基于最大似然原理的定时估计
• 3.2.1 定时相位的最大似然估计
• 3.2.2 条件最大似然估计与条件的Cramer-Rao界
• 3.3 低采样率的前向型定时估计算法
• 3.3.1 基于自相关函数的定时参数估计
• 3.3.2 一种基于LOGN估计器的新定时算法
• 3.4 基于Gardner联合结构的定时同步新算法
• 3.4.1 基于Gardner定时误差检测器的反馈算法
• 3.4.2 注入初始定时误差值的Gardner联合结构新算法
• 3.5 数据内插的原理和设计
• 3.5.1 内插的原理
• 3.5.2 插值滤波器的设计
• 3.6 性能仿真与分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 MPSK信号载频偏差的高精度估计
• 4.1 前言
• 4.2 高斯白噪声信道下载频偏差的高精度估计
• 4.2.1 基于最大似然准则的频偏估计算法
• 4.2.2 现有的改进算法
• 4.3 提高频偏估计精度的新算法
• 4.3.1 一种基于分段DFT相位的频偏估计算法
• 4.3.2 基于Costas联合结构的高精度频偏估计算法
• 4.4 衰落信道下载频偏差的高精度估计
• 4.4.1 衰落信道模型
• 4.4.2 频率平坦衰落信道下载频偏差的高精度估计
• 4.4.3 频率选择性衰落信道下的高精度频偏估计
• 4.5 本章小结
• 第五章 高性能MQAM信号的载波恢复环路
• 5.1 前言
• 5.2 载波恢复原理与基本结构
• 5.2.1 载波恢复原理简述
• 5.2.2 载波恢复环路的基本结构
• 5.2.3 载波恢复算法
• 5.3 高性能载波恢复环路
• 5.3.1 现有的PFD载波恢复环路
• 5.3.2 提高载波恢复性能的PFD算法
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 一、全文总结
• 二、展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢