CN111404857B - 载波同步方法、装置、存储介质和处理器 - Google Patents

载波同步方法、装置、存储介质和处理器 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种载波同步方法、装置、存储介质和处理器。该方法包括：获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位；在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位；基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位，并对每个符号的相位中的调制相位进行去除，得到每个符号的符号相位；基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏。通过本申请，解决了相关技术中突发系统无数据辅助载波同步过程中，在去除调制相位影响时难以兼顾估计范围、估计精度和计算复杂度。

Description

载波同步方法、装置、存储介质和处理器
技术领域
本申请涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种载波同步方法、装置、存储介质和处理器。
背景技术
在无线通信中，由于多普勒效应和收发双方本地振荡器不稳定等因素，使得接收信号载波与本地载波存在一定的偏差，严重影响相干解调过程，增大误码率，因此，需要对接收信号进行载波同步。
随着通信技术的发展，突发通信系统越来越受到人们的关注，由于突发通信系统中的短时突发信号持续时间短，无法采用闭环的方式进行载波同步，因此通常使用前向估计的方式进行载波同步。前向载波同步算法分为数据辅助估计算法和无数据辅助估计算法两种，数据辅助算法需要借助导频数据，传输效率低，因此无数据辅助估计算法在载波同步中更加常用。
需要说明的是，载波同步包括频偏估计和相偏估计两部分，经典的无数据辅助前向频偏估计算法有kay算法、L&W算法、Fitz算法、L&R算法、M&M算法等，但这些算法有各自的局限之处。具体地，kay算法和L&W算法基于相邻符号间差分，频偏估计范围大，但算法估计精度不高，易受噪声影响；Fitz算法和L&R算法基于自相关函数，算法性能取决于相关函数时延值，高低时延下估计范围和估计精度相互矛盾；基于自相关函数的前向载波频偏估计算法为兼顾频偏估计范围和精度，通过对短时延自相关函数和长时延自相关函数情况下的频偏估计值进行加权求和处理，但该方法效果并不理想；M&M算法基于自相关和差分思想，较好地解决了频偏估计范围和估计精度相互矛盾的问题，在工程实践中得到广泛的应用，但低信噪比条件下，算法性能下降明显；卫星突发信号载波同步技术研究对M&M算法进行改进得到A&C算法，利用A&C算法进行粗频偏估计使算法拥有较大的估计范围，并使用低时延自相关的L&R算法进行频偏精估计保证算法估计精度，该方法性能较好，但两步估计的方式加大了算法的计算复杂度。无数据辅助相偏估计算法一般使用V-V算法，该算法在补偿频偏和去除调制相位影响后，累加I、O两路信号，通过反正切函数估计出载波相位。无数据辅助前向载波同步中，为保证频偏估计的范围和精度，载波频偏和相偏需要独立估计，加大了算法的计算复杂度。
综上所述，经典无数据辅助载波频偏估计过程中，通常使用M次方非线性变换方式去除调制相位影响，此时，如果需要保留待估计的频偏和相偏因子，会极大的降低算法的估计范围，为兼顾估计范围和估计精度，需要通过符号间差分共轭的方式去除载波相偏和噪声带来的影响，但通过该方式，一方面消除了载波相偏因子，使得频偏和相偏需独立估计，加大了算法计算复杂度，另一方面很难同时兼顾估计精度、信噪比门限以及估计范围等指标。
针对相关技术中突发系统无数据辅助载波同步过程中，在去除调制相位影响时难以兼顾估计范围、估计精度和计算复杂度的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请提供一种载波同步方法、装置、存储介质和处理器，以解决相关技术中突发系统无数据辅助载波同步过程中，在去除调制相位影响时难以兼顾估计范围、估计精度和计算复杂度。
根据本申请的一个方面，提供了一种载波同步方法。该方法包括：获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位；在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位；基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位，并对每个符号的相位中的调制相位进行去除，得到每个符号的符号相位；基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏。
可选地，在获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位之前，该方法还包括：获取用于载波同步的接收信号；对接收信号进行时间同步和匹配滤波，得到接收信号对应的基带信号；基于接收信号对应的基带信号确定接收信号的各个符号的相位。
可选地，在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位包括：基于符号周期确定目标载波频偏估计范围；在目标载波频偏估计范围内，采用硬判决的方式对差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位。
可选地，基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位包括：计算第一个符号的调制相位和目标符号之前所有符号的差分调制相位之和，得到目标符号的调制相位。
可选地，在基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位之前，该方法还包括：在目标载波频偏估计范围内，对第一个符号的频偏相位进行判决，得到第一个符号的调制相位。
可选地，基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏包括：对接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵；对目标矩阵进行转化，得到接收信号的估计载波频偏和估计载波相偏；将估计载波频偏确定为接收信号的载波频偏；将估计载波相偏与相偏修正因子的差值确定为接收信号的载波相偏，其中，相偏修正因子为信噪无穷大的情况下估计出的载波相偏与理论载波相偏的差值。
可选地，在对接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵之前，该方法还包括：对接收信号的各个符号的符号相位取平滑噪声项；并对接收信号的各个符号的符号相位去除平滑噪声项。
根据本申请的另一方面，提供了一种载波同步装置。该装置包括：第一获取单元，用于获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位；第一判决单元，用于在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位；第一确定单元，用于基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位，并对每个符号的相位中的调制相位进行去除，得到每个符号的符号相位；第二确定单元，用于基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述任意一种载波同步方法。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述任意一种载波同步方法。
通过本申请，采用以下步骤：获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位；在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位；基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位，并对每个符号的相位中的调制相位进行去除，得到每个符号的符号相位；基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏，解决了相关技术中突发系统无数据辅助载波同步过程中，在去除调制相位影响时难以兼顾估计范围、估计精度和计算复杂度。通过差分判决的方式去除接收信号的符号的相位中的调制相位，从而确定接收信号的载波频偏和载波相偏，进而达到了去除调制相位影响时兼顾估计范围、估计精度和计算复杂度的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的载波同步方法的流程图；
图2是根据本申请实施例提供的载波同步方法中，去除调制相位方法和其他去除调制相位方法在去除调制相位后每符号剩余相位的对比示意图；
图3是根据本申请实施例提供的载波同步方法和其他方法得到的频偏估计范围的对比示意图；
图4是根据本申请实施例提供的载波同步方法和其他方法的频偏估计精度对比示意图；
图5是根据本申请实施例提供的载波同步方法和其他方法补偿频偏后相偏估计精度对比示意图；以及
图6是根据本申请实施例提供的载波同步装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本申请的实施例，提供了一种载波同步方法。
图1是根据本申请实施例的载波同步方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位。
具体地，通过对接收信号的相邻符号之间进行相位相减，得到相邻符号之间的差分相位。
可选地，在本申请实施例提供的载波同步方法中，在获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位之前，该方法还包括：获取用于载波同步的接收信号；对接收信号进行时间同步和匹配滤波，得到接收信号对应的基带信号；基于接收信号对应的基带信号确定接收信号的各个符号的相位。
例如，用于载波同步的接收信号为多进制相移键控(multiple phase shiftkeying，简称MPSK)调制信号，信道为加性高斯白噪声信道，接收信号经过理想定时同步和匹配滤波后，其对应的基带信号的表达式如下：
Figure BDA0002411152520000056
其中，r(k)为基带信号，k为符号位置，k＝1，2，...，N，N为总符号个数，a(k)为第k个符号复数幅值，j为虚数单位，Ts为符号周期，Δf为待估计的载波频偏，θ0为待估计的载波相偏，
Figure BDA0002411152520000051
为第k个符号调制相位，w(k)为零均值、独立同分布的复加性高斯白噪声。
进一步地，为便于分析，假设接收信号为正交相移键控(简称QPSK)调制信号，对接收信号的基带信号取各个符号的相位得到：
Figure BDA0002411152520000052
其中，θ(k)为第k个符号的相位，arg{·}表示取相位操作，u(k)为第k个符号的等效相位噪声。
需要说明的是，对于QPSK调制信号，
Figure BDA0002411152520000053
由于取相位操作，当|θ(k)|＞π时，会出现相位翻转现象，造成相位模糊，可以暂不考虑相位翻转带来的影响，由相邻符号间相位相减得到差分相位：
Figure BDA0002411152520000054
其中，Δθ(k)为第k个符号和第k-1个符号之间的差分相位，k＝2，...，N，
Figure BDA0002411152520000055
为第k个符号和第k-1个符号之间的调制相位差，Δu(k)为第k个符号和第k-1个符号之间的相位噪声差。
步骤S102，在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位。
具体地，可以采用硬判决的方式对相邻符号之间的差分相位进行判决。
可选地，在本申请实施例提供的载波同步方法中，在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位包括：基于符号周期确定目标载波频偏估计范围；在目标载波频偏估计范围内，采用硬判决的方式对差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位。
需要说明的是，相位噪声差Δu(k)所带来的影响较小，为了便于分析，暂不考虑该项产生的影响，当|Δf|＜1/8Ts时，可以通过硬判决方式得到相邻符号调制相位差
Figure BDA0002411152520000061
具体判决方式如下：
Figure BDA0002411152520000062
由此，得到相邻符号调制相位差，为去除各个符号的调制相位奠定了数据基础。
步骤S103，基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位，并对每个符号的相位中的调制相位进行去除，得到每个符号的符号相位。
需要说明的是，本实施例通过累加判决差分调制相位的方式，去除调制相位的影响，在不影响频偏估计范围的情况下，保留了待估计频偏和相偏信息，为频偏和相偏的联合估计提供了条件。
可以通过累加判决差分调制相位，可选地，在本申请实施例提供的载波同步方法中，基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位包括：计算第一个符号的调制相位和目标符号之前所有符号的差分调制相位之和，得到目标符号的调制相位。
具体地，通过递推可知，当前目标符号的调制相位可以看做第一个符号的调制相位和当前目标符号之前所有符号判决差分调制相位之和，也即：
Figure BDA0002411152520000071
其中，
Figure BDA0002411152520000072
为当前目标符号的调制相位，
Figure BDA0002411152520000073
为相邻两个符号之间的差分调制相位。
因此，可以通过累加判决差分调制相位的方式去除各符号调制相位的影响，具体地，去除调制相位后的符号相位λ(k)表示为：
Figure BDA0002411152520000074
其中，第一个符号的调制相位
Figure BDA0002411152520000075
可以通过直接进行判决得到。
可选地，在本申请实施例提供的载波同步方法中，在基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位之前，该方法还包括：在目标载波频偏估计范围内，对第一个符号的频偏相位进行判决，得到第一个符号的调制相位。
需要说明的是，接收信号的第一个符号的频偏相位项未受到符号位置的影响，当|Δf|＜1/8Ts时，可以直接对其进行判决得到第一个符号的调制相位
Figure BDA0002411152520000076
Figure BDA0002411152520000077
步骤S104，基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏。
本申请实施例提供的载波同步方法，通过获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位；在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位；基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位，并对每个符号的相位中的调制相位进行去除，得到每个符号的符号相位；基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏，解决了相关技术中突发系统无数据辅助载波同步过程中，在去除调制相位影响时难以兼顾估计范围、估计精度和计算复杂度。通过差分判决的方式去除接收信号的符号的相位中的调制相位，从而确定接收信号的载波频偏和载波相偏，进而达到了去除调制相位影响时兼顾估计范围、估计精度和计算复杂度的效果。
可选地，在本申请实施例提供的载波同步方法中，基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏包括：对接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵；对目标矩阵进行转化，得到接收信号的估计载波频偏和估计载波相偏；将估计载波频偏确定为接收信号的载波频偏；将估计载波相偏与相偏修正因子的差值确定为接收信号的载波相偏，其中，相偏修正因子为信噪无穷大的情况下估计出的载波相偏与理论载波相偏的差值。
具体地，用矩阵方式表示接收信号的各个符号的符号相位，求出已知矩阵的广义逆矩阵，通过已知矩阵的广义逆矩阵和信息矩阵相乘的方式联合估计出载波频偏和相偏，相比于独立估计频偏和相偏的方式，计算复杂度更低，相偏估计精度更加准确。
可选地，在本申请实施例提供的载波同步方法中，在对接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵之前，该方法还包括：对接收信号的各个符号的符号相位取平滑噪声项；并对接收信号的各个符号的符号相位去除平滑噪声项。
具体地，对接收信号的各个符号的符号相位进行化解得到：
λ(k)＝2πΔfkTs+θ0+u(k)
通过上述方法，可以在未放大噪声影响的情况下去除调制相位的影响，此外，由于取相位操作，当|θ(k)|＞π时，会出现相位翻转现象，出现相位翻转的θ(k)经过差分判决流程后，会产生由于相位翻转而出现的差分因子，因此在去除调制相位过程中，用θ(k)减去累加判决差分调制相位后，会消除相位翻转所带来的影响，从而保证拥有较大频偏估计范围的条件下，同时保留待估计的载波频偏和相位信息，便于进行联合估计，减少算法复杂度。
进一步地，对化解符号相位两边求和取平均平滑噪声项得到：
Figure BDA0002411152520000081
其中，L为累加符号个数，L＝N/5，N/5+1，...，N，为保证能平滑噪声影响，L值不能取太小，因此本发明中L值从N/5开始，因而忽略噪声项可以得到：
Figure BDA0002411152520000091
上式化解后可以得到：
Figure BDA0002411152520000092
上式用矩阵方式表示为：
Figure BDA0002411152520000093
进一步地，令：
Figure BDA0002411152520000094
需要说明的是，由于U不是方阵，没有常规意义的逆矩阵，对于任意的m×n矩阵，当满足广义逆条件时，可引入广义逆矩阵进行求解，U的广义逆矩阵为U+：
U+＝pinv(U)
其中，pinv(·)表示求广义逆矩阵操作，结合上式可得：
Figure BDA0002411152520000095
则载波频偏和载波相偏为：
Figure BDA0002411152520000101
需要说明的是，Y(2)项中除了待估计的载波相偏外，还受到噪声相位和估计误差的影响，为了提高相偏估计精度，引入相偏修正因子efix，在信噪比无穷大的情况下，用估计出的载波相偏减去理论载波相偏值，即可得到相偏修正因子，本实施例中可以取相偏修正因子efix＝0.0285。
本申请实施例相比于独立估计频偏和相偏的方式，计算复杂度更低，且能保证较大的频偏捕捉范围情况下，相比于其他经典频偏估计算法，归一化频偏均方误差值更小，信噪比门限值更低，相偏估计精度也更加准确。
以下为本申请的载波同步方法和其他经典频偏估计算法的频偏相偏估计效果的对比结果：
如图2所示，为本申请的去除调制相位方法和其他去除调制相位方法在去除调制相位后每符号剩余相位值的的对比示意图。
通过对图2进行分析可知：当归一化频偏ΔfTs较小时，使用非线性变换的M次方去除调制相位后，相偏范围在±π之间，未发生相位跳变，每个符号对应的相偏值为本申请的方法的M倍。当归一化频偏ΔfTs较大时，M次方法发生相位跳变现象，导致相位模糊，无法提取待估计的载波频偏和相偏因子，而本申请的方法未受到相位跳变的影响，每个符号对应的相偏值线性递增，在未放大的噪声的情况下去除调制相位的影响，同时保证拥有较大的频偏估计范围，保留待估计的载波频偏和相偏信息。
如图3所示，为本申请的方法和其他方法的频偏估计范围的对比示意图。
通过对图3分析可知：M&M算法和相关函数时延值L＝1的Fitz算法归一化频偏估计范围约为[-0.12，0.12]，频偏估计范围最大，接近理论值；L＝2的Fizt算法频偏估计范围约为L＝1的一半；本申请的方法(图中表示为New)归一化频偏估计范围约为[-0.1，0.1]，略小于M&M算法和相关函数时延值L＝1的Fitz算法，这是由于M&M算法和Fitz算法通过差分共轭后再取角度，此时消除了相偏估计因子同时减小了噪声的影响，最终频偏估计范围更加接近理论值，而本申请的方法为保留相偏估计因子，直接对信号进行取相位操作，此时受到噪声影响较大，降低了频偏估计范围。也即，虽然本发明本申请的方法相比于其他对比算法，降低了0.02的归一化频偏估计范围，但仍拥有较大的频偏估计范围，并且保留相偏估计因子，为联合估计提供了基础。
如图4所示，为不同信噪比条件下本申请的方法和其他方法的频偏估计精度对比示意图。
通过对图4分析可知：本申请的方法归一化频偏估计均方误差更加接近于MCRB算法；Fitz算法也有较好的估计精度，但Fitz算法估计范围和估计精度相互矛盾，当相关函数时延值L取N/2时，此时算法估计精度达到最高值，但频偏估计范围极低；M&M算法在高信噪比条件下，估计精度接近于MCRB算法，但信噪比门限值较高，在信噪比小于0dB以后开始逐渐偏离MCRB算法，本申请的方法在-5dB情况下，仍接近于MCRB算法。
如图5所示，为不同信噪比条件下本申请的方法和其他方法补偿频偏后相偏估计精度对比示意图。
通过对图5分析可知：本申请的方法联合估计出的相偏均方误差值更小，更加接近于MCRB算法，估计精度更高。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请实施例还提供了一种载波同步装置，需要说明的是，本申请实施例的载波同步装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于载波同步方法。以下对本申请实施例提供的载波同步装置进行介绍。
图6是根据本申请实施例的载波同步装置的示意图。如图6所示，该装置包括：第一获取单元10、第一判决单元20、第一确定单元30和第二确定单元40。
具体地，第一获取单元10，用于获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位。
第一判决单元20，用于在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位。
第一确定单元30，用于基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位，并对每个符号的相位中的调制相位进行去除，得到每个符号的符号相位。
第二确定单元40，用于基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏。
本申请实施例提供的载波同步装置，通过第一获取单元10获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位；第一判决单元20在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位；第一确定单元30基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位，并对每个符号的相位中的调制相位进行去除，得到每个符号的符号相位；第二确定单元40基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏，解决了相关技术中突发系统无数据辅助载波同步过程中，在去除调制相位影响时难以兼顾估计范围、估计精度和计算复杂度，通过差分判决的方式去除接收信号的符号的相位中的调制相位，从而确定接收信号的载波频偏和载波相偏，进而达到了去除调制相位影响时兼顾估计范围、估计精度和计算复杂度的效果。
可选地，在本申请实施例提供的载波同步装置中，该装置还包括：第二获取单元，用于在获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位之前，获取用于载波同步的接收信号；处理单元，用于对接收信号进行时间同步和匹配滤波，得到接收信号对应的基带信号；第三确定单元，用于基于接收信号对应的基带信号确定接收信号的各个符号的相位。
可选地，在本申请实施例提供的载波同步装置中，第一判决单元20包括：第一确定模块，用于基于符号周期确定目标载波频偏估计范围；判决模块，用于在目标载波频偏估计范围内，采用硬判决的方式对差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位。
可选地，在本申请实施例提供的载波同步装置中，第一确定单元30包括：计算模块，用于计算第一个符号的调制相位和目标符号之前所有符号的差分调制相位之和，得到目标符号的调制相位。
可选地，在本申请实施例提供的载波同步装置中，该装置还包括：第二判决单元，用于在基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位之前，在目标载波频偏估计范围内，对第一个符号的频偏相位进行判决，得到第一个符号的调制相位。
可选地，在本申请实施例提供的载波同步装置中，第二确定单元40包括：矩阵表示模块，用于对接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵；转化模块，用于对目标矩阵进行转化，得到接收信号的估计载波频偏和估计载波相偏；第二确定模块，用于将估计载波频偏确定为接收信号的载波频偏；第三确定模块，用于将估计载波相偏与相偏修正因子的差值确定为接收信号的载波相偏，其中，相偏修正因子为信噪无穷大的情况下估计出的载波相偏与理论载波相偏的差值。
可选地，在本申请实施例提供的载波同步装置中，该装置还包括：噪声项获取模块，用于在对接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵之前，对接收信号的各个符号的符号相位取平滑噪声项；噪声项去除模块，用于对接收信号的各个符号的符号相位去除平滑噪声项。
所述载波同步装置包括处理器和存储器，上述第一获取单元10、第一判决单元20、第一确定单元30和第二确定单元40等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决相关技术中突发系统无数据辅助载波同步过程中，在去除调制相位影响时难以兼顾估计范围、估计精度和计算复杂度的问题。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述载波同步方法。
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述载波同步方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位；在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位；基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位，并对每个符号的相位中的调制相位进行去除，得到每个符号的符号相位；基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏。
在获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位之前，该方法还包括：获取用于载波同步的接收信号；对接收信号进行时间同步和匹配滤波，得到接收信号对应的基带信号；基于接收信号对应的基带信号确定接收信号的各个符号的相位。
在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位包括：基于符号周期确定目标载波频偏估计范围；在目标载波频偏估计范围内，采用硬判决的方式对差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位。
基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位包括：计算第一个符号的调制相位和目标符号之前所有符号的差分调制相位之和，得到目标符号的调制相位。
在基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位之前，该方法还包括：在目标载波频偏估计范围内，对第一个符号的频偏相位进行判决，得到第一个符号的调制相位。
基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏包括：对接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵；对目标矩阵进行转化，得到接收信号的估计载波频偏和估计载波相偏；将估计载波频偏确定为接收信号的载波频偏；将估计载波相偏与相偏修正因子的差值确定为接收信号的载波相偏，其中，相偏修正因子为信噪无穷大的情况下估计出的载波相偏与理论载波相偏的差值。
在对接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵之前，该方法还包括：对接收信号的各个符号的符号相位取平滑噪声项；并对接收信号的各个符号的符号相位去除平滑噪声项。本实施例中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位；在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位；基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位，并对每个符号的相位中的调制相位进行去除，得到每个符号的符号相位；基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏。
在获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位之前，该方法还包括：获取用于载波同步的接收信号；对接收信号进行时间同步和匹配滤波，得到接收信号对应的基带信号；基于接收信号对应的基带信号确定接收信号的各个符号的相位。
在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对相邻符号之间的差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位包括：基于符号周期确定目标载波频偏估计范围；在目标载波频偏估计范围内，采用硬判决的方式对差分相位进行判决，得到相邻符号之间的差分调制相位。
基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位包括：计算第一个符号的调制相位和目标符号之前所有符号的差分调制相位之和，得到目标符号的调制相位。
在基于接收信号的第一个符号的调制相位以及相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位之前，该方法还包括：在目标载波频偏估计范围内，对第一个符号的频偏相位进行判决，得到第一个符号的调制相位。
基于接收信号的各个符号的符号相位，确定接收信号的载波频偏和载波相偏包括：对接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵；对目标矩阵进行转化，得到接收信号的估计载波频偏和估计载波相偏；将估计载波频偏确定为接收信号的载波频偏；将估计载波相偏与相偏修正因子的差值确定为接收信号的载波相偏，其中，相偏修正因子为信噪无穷大的情况下估计出的载波相偏与理论载波相偏的差值。
在对接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵之前，该方法还包括：对接收信号的各个符号的符号相位取平滑噪声项；并对接收信号的各个符号的符号相位去除平滑噪声项。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本实施例中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种载波同步方法，其特征在于，包括：
获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位；
在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对所述相邻符号之间的差分相位进行判决，得到所述相邻符号之间的差分调制相位；
基于所述接收信号的第一个符号的调制相位以及所述相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位，并对每个符号的相位中的调制相位进行去除，得到每个符号的符号相位；
基于所述接收信号的各个符号的符号相位，确定所述接收信号的载波频偏和载波相偏，包括：
对所述接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵：
Figure FDA0003998764840000011
其中，Ts为符号周期，Δf为待估计的载波频偏，θ0为待估计的载波相偏，N为符号相位的个数；
对所述目标矩阵进行转化：
Figure FDA0003998764840000012
U+为U的广义逆矩阵，
Figure FDA0003998764840000013
并确定所述接收信号的估计载波频偏Δf和估计载波相偏θ0：
将所述估计载波频偏确定为所述接收信号的所述载波频偏；
将所述估计载波相偏与相偏修正因子的差值确定为所述接收信号的所述载波相偏，其中，所述相偏修正因子为信噪无穷大的情况下估计出的载波相偏与理论载波相偏的差值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位之前，所述方法还包括：
获取用于载波同步的所述接收信号；
对所述接收信号进行时间同步和匹配滤波，得到所述接收信号对应的基带信号；
基于所述接收信号对应的基带信号确定所述接收信号的各个符号的相位。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对所述相邻符号之间的差分相位进行判决，得到所述相邻符号之间的差分调制相位包括：
基于符号周期确定所述目标载波频偏估计范围；
在所述目标载波频偏估计范围内，采用硬判决的方式对所述差分相位进行判决，得到所述相邻符号之间的所述差分调制相位。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述接收信号的第一个符号的调制相位以及所述相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位包括：
计算所述第一个符号的调制相位和目标符号之前所有符号的差分调制相位之和，得到所述目标符号的调制相位。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述接收信号的第一个符号的调制相位以及所述相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位之前，所述方法还包括：
在所述目标载波频偏估计范围内，对所述第一个符号的频偏相位进行判决，得到所述第一个符号的调制相位。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵之前，所述方法还包括：
对所述接收信号的各个符号的符号相位取平滑噪声项；
并对所述接收信号的各个符号的符号相位去除所述平滑噪声项。
7.一种载波同步装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取用于载波同步的接收信号的相邻符号之间的差分相位；
第一判决单元，用于在目标载波频偏估计范围内，采用预设方式对所述相邻符号之间的差分相位进行判决，得到所述相邻符号之间的差分调制相位；
第一确定单元，用于基于所述接收信号的第一个符号的调制相位以及所述相邻符号之间的差分调制相位，确定各个符号的调制相位，并对每个符号的相位中的调制相位进行去除，得到每个符号的符号相位；
第二确定单元，用于基于所述接收信号的各个符号的符号相位，确定所述接收信号的载波频偏和载波相偏；
第二确定单元包括：
矩阵表示模块，用于对所述接收信号的各个符号的符号相位进行矩阵表示，得到目标矩阵：
Figure FDA0003998764840000031
其中，Ts为符号周期，Δf为待估计的载波频偏，θ0为待估计的载波相偏，N为符号相位的个数；
转化模块，用于对所述目标矩阵进行转化：
Figure FDA0003998764840000032
U+为U的广义逆矩阵，
Figure FDA0003998764840000033
并确定所述接收信号的估计载波频偏Δf和估计载波相偏θ0；
第二确定模块，用于将所述估计载波频偏确定为所述接收信号的所述载波频偏；
第三确定模块，用于将所述估计载波相偏与相偏修正因子的差值确定为所述接收信号的所述载波相偏，其中，所述相偏修正因子为信噪无穷大的情况下估计出的载波相偏与理论载波相偏的差值。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至6中任意一项所述的载波同步方法。
9.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的载波同步方法。
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