第40卷 第3期
2012年 3月
华 中 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版)
J .Huazhong Univ .of Sci .& Tech .(Natural Science Edition)
Vol .40 No .3
Mar . 2012
收稿日期 2011‐11‐11 .
作者简介 黄 敏(1985‐) ,男 ,博士研究生 ,E‐mail :mhuang@ mail .xidian .edu .cn .
基金项目 国家高技术研究发展计划资助项目 (2007AA01Z288) ;国家自然科学基金资助项目 (60772138) .
基 于 电 平 交 叉 率 的 多 普 勒 频 移 估 计 方 法
黄 敏 李兵兵 贾 琼 曾 海
(西安电子科技大学 ISN 国家重点实验室 ,陕西 西安 710071)
摘要 针对在莱斯信道下对接收信号进行最大多普勒频移估计的需求 ,提出基于电平交叉率的传统多普勒
频移估计方法 ,引入循环迭代的思想使得接收端的滤波器带宽达到最优 ,接收信号通过最优滤波后 ,再进行基
于电平交叉率的多普勒频移估计 ,大大减缓了噪声对估计性能的影响 .改进算法的复杂度虽然有所提高 ,但在
莱斯信道下 ,其比传统的多普勒频移估计算法更能准确估计出接收信号的多普勒频移 ,仿真结果验证了算法
的有效性和优越性 .
关键词 滤波器 ;多普勒频移 ;电平交叉率 ;莱斯信道 ;循环迭代 ;估计
中图分类号 TN911 文献标志码 A 文章编号 1671‐4512(2012)03‐0018‐04
Doppler frequency shift estimation method based on level crossing rate
H uan
g
M in L i Bin
g
bing Jia Qion
g
Zen
g
H ai
(State Key Laboratory of ISN ,Xidian University ,Xi′an 710071 ,China)
Abstract According to the demand of maximum Doppler frequency estimation on the received signal
in the Rice channel ,on the basis of the tradition Doppler frequency shift estimation method based on
the level crossing rate ,a iterative design w as introduced to make the bandwidth of the receiving filter
achieve optimal ,then the Doppler frequency shift was estimated based on the level crossing rate after
the received signal through filtering optimally ,which slowed down the effect of noise on the perform‐
ance of estimation greatly .T he complexity of the novel method has increased ,but the novel method
can estimate the frequency shift more accurately than the tradition method in the Rice channel .Simu‐
lation results show that the method can estimate the Doppler frequency shift accurately and effecti‐
vely .
Key words filter ;Doppler frequency shift ;level crossing rate ;Rice channel ;iteration ;estimation
在无线电测控通信系统中 ,发射机或接收机
超高速运动 ,系统的多普勒频移可高达 700 kHz .
为了克服这么大的多普勒频移的影响 ,若采用传
统的基于反馈的锁相环
[1‐2]
,则会带来以下问题 :
由于估计速度跟不上相位变化速度 ,会导致锁相
环失锁 ;锁相环必须具有相当宽的带宽 ,而环路带
宽越宽 ,环路对噪声的滤除能力越差 ,输出噪声方
差越大 ,会使载波跟踪性能急剧下降 .这时 ,可以
通过估计多普勒频移来补偿载波频率大部分的偏
差 ,再经过锁相环对剩下的载波频率偏差进行跟
踪 ,从而达到载波同步 .
继文献[3]探讨了多普勒频移估计问题之后 ,
出现了许多经典的估计算法 ,包括自相关函数法
(ACF) 、互协方差函数法 (COV )
[4]
、信道谱分析
法(CPS)
[5]
、联合处理法
[6]
、对数包络法 (LE )
[7]
及电平通过率法 (LCR)
[8]
等 .其中 ACF 算法和
COV 算法的性能比较接近 ,这是因为二者都是利
用信号的相关特性 ,但是这 2 种算法和 CPS 算法
一样均要用到信号的导频信息 .联合处理法虽然
性能较好 ,但是要求发送信号具有高重复频率 .
LE 算法不但复杂度较高 ,而且计算过程中近似
项较多 ,从而使得该算法的性能比较差 .LCR 算