一种适用单载波信号任意调制方式的载波捕获方法与流程

本发明涉及无线通讯领域，尤其是涉及一种适用单载波信号任意调制方式的载波捕获方法。

背景技术：

1、在无线电通信中，发射机将需要发送的信号调制在射频载波中，即以一定的载波频率进行发射；在信号接收端的接收机则需要对调制的射频信号进行解调处理，在相干方式的接收机解调中，需要采用锁相环的方式来实现相干载波的提取以实现相干解调；在相干解调之前，接收机需要对信号的载波进行捕获，即通常所说的载波捕获(或载波估计)。

2、通常，在载波捕获的时候，需要考虑符号跳变对于频谱扩展和载波抑制的影响，也就是用于载波捕获的信号中，在正常传输信息中出现信号的符号跳变将会影响载波捕获时窄带内的能量计算。因此需要进行消除符号跳变影响的操作，目前通用的做法即为采用n次方可以完成去符号的效果。

3、传统的n次方载波捕获方式即在对信号进行n次方运算后，信号变成了单载波，然后通过对信号进行fft运算即可得到载波频率；该方式可解决bpsk、qpsk/oqpsk、8psk的相位调制对于载波抑制、频谱扩展(频率泄露)的影响，但对于16apsk信号和8qam、16qam带幅度变化的信号而言，以上方式则无法消除符号跳变的影响，因为幅度项即使在n次方后仍然不为恒定值，信号仍表现为幅度调制的效果。

4、此外n次方的非线性变换会带来信噪比的损失，因为n次方后的信号中噪声失去了相干累加特性，导致处理增益降低，并且无法消除符号跳变导致的频谱泄露、信噪比损失大的问题。

技术实现思路

1、为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种适用单载波信号任意调制方式的载波捕获方法。

2、为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种适用单载波信号任意调制方式的载波捕获方法，包含以下步骤：

4、s1、将输入信号进行正交调解得到复数i、q信号；

5、s2、将所述复数i、q信号进行fft变换得到信号频谱；

6、s3、在所述信号频谱中进行滑动频域搜索，根据滑动频域搜索的结果对应的频谱数据能量对信号进行载波捕获。

7、具体的，步骤s3具体包括以下步骤：

8、s31、以步进step在所述信号频谱中进行滑动，计算所述信号频谱中bw带宽内的频谱数据能量之和pk，pk的计算公式为：

9、

10、其中k＝1，step，step*2，...，(l-m+1)；yi为所述复数i、q信号进行l点长度的fft变换得到的信号频谱序列；m为bw带宽在信号频谱中所占用的点数，m的计算公式为：

11、m＝fs*bw/l

12、其中fs为所述复数i、q信号的采样率，单位为hz；bw为待捕获的信号通信时所占用的信道带宽，l为点长度；

13、s32、当完成一轮滑动计算后，得到n个pk值，找到其中最大值pk-max，其中n＝(fs-bw)/step；

14、s33、当pk-max的数值满足捕获条件时，完成信号的载波捕获。

15、具体的，步骤s33所述pk-max的数值满足捕获条件具体为：根据pk-max计算的信噪比snr大于等于预设信噪比阈值为snrth。

16、具体的，根据pk-max计算的信噪比snr大于等于预设信噪比阈值为snrth具体包括以下步骤：

17、s331、计算除此pk-max对应bw带宽外的所有频谱能量的平均值作为噪声功率谱密度n0；

18、s332、计算bw带宽内的噪声功率n，n＝n0*bw；

19、s333、计算输入信号的信噪比snr，snr＝(pk-max-n)/n；

20、s334、当所述信噪比snr大于等于预设snrth时则捕获成功。

21、具体的，步骤s1具体为，通过ddc模块对输入信号进行混频和滤波得到复数i、q信号。

22、具体的，步骤s33中pk-max计算时bw带宽滑动窗口的中心点的频率值即为输入信号的载波频率值。

23、本发明公开的一种适用单载波信号任意调制方式的载波捕获方法，包括以下步骤：s1、将输入信号进行正交调解得到复数i、q信号；s2、将所述复数i、q信号进行fft变换得到信号频谱；s3、在所述信号频谱中进行滑动频域搜索，根据滑动频域搜索的结果对应的频谱数据能量对信号进行载波捕获。本发明提供的适用单载波信号任意调制方式的载波捕获方法，有效解决传统的载波捕获方式中计算复杂度高的问题，有效提高了信号处理的速度与准确率。

24、进一步的，本发明提供的载波捕获方法因不采用n次方的非线性变换，可以避免n次方后的信号中噪声失去了相干累加特性，进而可以消除符号跳变导致的频谱泄露、信噪比损失大的问题。

25、进一步的，本发明提供的载波捕获方法在利用fft捕获之前，无需要进行非线性变化，不会造成信噪比损失。

26、进一步的，本发明提供的载波捕获方法适用于更多种相位调制方式，只要信号满足单载波调制的特点，且载波频率位于信号频率的中央位置，则无需关注信号本身的调制方式，是一种使用范围更广、效率更高的载波捕获方式。

技术特征：

1.一种适用单载波信号任意调制方式的载波捕获方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s3具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s33所述pk-max的数值满足捕获条件具体为：根据pk-max计算的信噪比snr大于等于预设信噪比阈值为snrth。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据pk-max计算的信噪比snr大于等于预设信噪比阈值为snrth具体包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1具体为，通过ddc模块对输入信号进行混频和滤波得到复数i、q信号。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s33中pk-max计算时bw带宽滑动窗口的中心点的频率值即为输入信号的载波频率值。

技术总结
一种适用单载波信号任意调制方式的载波捕获方法，涉及无线通讯领域，包括以下步骤：S1、将输入信号进行正交调解得到复数I、Q信号；S2、将所述复数I、Q信号进行FFT变换得到信号频谱；S3、在所述信号频谱中进行滑动频域搜索，根据滑动频域搜索的结果对应的频谱数据能量对信号进行载波捕获。本发明解决了传统载波捕获方式中计算复杂度高的问题，有效提高了信号处理的速度和准确率。

技术研发人员：龚高茂,赵海军,吕游
受保护的技术使用者：湖南迈克森伟电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/13