基于PN序列的频偏估计算法

本文提出了一种基于时域PN 序列导频相关性的频偏估计算法，通过计算接收信号和发送信号共轭乘积的自相关函数，将频偏估计问题转化为一个单频谱估计问题，并且给出了简化的谱估计算法，从而避免了频率搜索，具有较低的实现复杂度，另外，此算法使用和符号同步相同的PN 序列资源，节省系统频谱资源。在多径信道下也给出了相应的形式，经过理论分析和仿真证明了，在多径信道下，改进算法的获得了频率分集增益，提高了估计性能。
关键词：同步；频率估计;多径衰落信道;PN 序列
在数字通信系统中，由于晶振稳定度的限制使得接收机和发射机的本振存在频差，从而
导致接收信号存在频偏。估计出此频偏，并在接收机端进行频偏校正有利于系统性能提升。
目前已有的频偏估计算法主要有两大类：数据辅助算法和盲估计的方法。一般说来，盲估计算法时间空间复杂度大，而数据辅助算法降低了系统的频谱效率。数据辅助算法和盲估计算法分别在文献[2][3]和[4][5]中得到了充分的研究，这些算法都是在加性高斯白色噪声信道（AWGN）下推导出的，虽然可以在平衰落信道中可以直接应用，但在多径衰落信道时，这些方法就不能满足需要。针对这种情形，文献[6]研究了适用于多径衰落信道的频偏估计算法。但[6]的算法并没有得到一个频偏的显示表达，所以需要做频率搜索，这样就提高了实现复杂度。基于以上问题，本文提出了一种算法，在通信系统中，PN 序列常常用于做信道估计[1]或符号同步，而此算法基于PN 序列的相关性，通过计算接收信号和发送信号共轭乘积的相关函数，将频偏估计问题转化为一个单频谱估计问题，并且对于此问题，给出了简化的谱估计算法，并在最后在多径衰落信道下给出了改进的形式。本文主要包含以下几个部分：第二部分给出频偏估计算法的推导过程，第三部分给出了算法性能分析和仿真结果，第四部分对这种新型的频偏估计算法进行了总结。