深空通信中的高效载波同步算法：去符号频移与译码辅助

本文主要探讨了用于深空通信的高效载波同步技术，针对深空通信中常见的低信噪比和高动态特性提出了一种创新的解决方案。深空通信由于其传输距离遥远和探测器运动状态复杂，对信号处理能力有极高要求。文章首先强调了低信噪比带来的挑战，传统的译码辅助同步算法虽然能部分解决这个问题，但同步范围有限。 为了克服这一局限，研究者采用了去符号频域移位平均周期图法，这是一种在高动态环境下有效估计载波频偏、频偏变化率和相偏的技术。这种方法通过粗同步过程，先对复杂的通信信号进行初步校准，确保接收端能够锁定在正确的频率和相位上。接着，他们结合了译码辅助的载波同步算法，进行更为精细的同步调整，特别是在低信噪比情况下，这一步骤显得尤为重要。 具体来说，当信噪比为1.5 dB，相偏范围在-180°到180°，频偏在-300 kHz到300 kHz，且频偏变化率在-800 Hz/s到800 Hz/s时，该算法展现出出色的性能。仿真结果显示，该算法能够有效地纠正载波偏差和相位模糊，使得BPSK译码的结果误差控制在理想同步状态之下，误码率达到了10^-3以下，这意味着通信质量得到了显著提升。 本文的贡献在于提出了一个在极端深空通信条件下具有广泛适用性的同步策略，通过结合频域移位平均周期图法和译码辅助算法，解决了低信噪比和高动态带来的同步难题。这对于深空探测任务的成功执行，如火星EDL阶段的通信，具有重要的实际应用价值。此外，论文还涉及到了相关的研究背景，包括河南省自然科学基金、科技攻关重点项目以及高校重点科研项目的资助，体现了作者团队对该领域的深入研究和不断探索。