超奈奎斯特信号载波频偏估计的梯度下降算法

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ｓｉｏｎｉｎｔｉｍｅｄｏｍａｉｎａｎｄｃｏｕｌｄａｃｈｉｅｖｅｈｉｇｈｅｒｔｒｎｓａｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｅａｎｄｂｎｄａｗｉｄｔｈｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｗｏｕｌｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｉｎｉｆ —
ｎｉｔｅｉｎｔｅｒ — ｓｙｍｂｏｌｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓ（ＩＳｉｓ），ｗｈｉｃｈｗｏｕｌｄｂｉｒｎｇａｎｅｗｃｈｌｌａｅｎｇｅｆｏｒｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｆｓｅｔｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｅｒ・
速率及频带利用率，但是却引入了无限长的码间串扰（ｉｎｔｅｒ — ｓｙｍｂｏｌｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓ，ＩＳｉｓ），这对载波频偏估计提出了新的挑战。对于ＦｒＮ信号的频偏估计，传统算法在门限和精度等方面都有所下降。本文将梯度下降算法应用到
第３３卷第９期２０１７年９月
文章编号：１００３ — ０５３０（２０１７）０９ — １１９９－０９
信号处理
ｊｏｕＲＮＡＬ０ＦＳＩＧＮＡＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ
Ｖｏ１．３３Ｎｏ．９Ｓｅｐ．２０１７
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆａｓｔｅｒ — ｔｈａｎ－Ｎｙｑｕｉｓｔ（ＦｒｒＮ）ｓｉｇｎａｌｉｎｇｉｓａｋｉｎｄｏｆｓｉｎａｇｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｂｓｅａｄｏｎｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓ－
罗界（Ｃｒａｍｅｒ．Ｒｎａｂｏｕｎｄ，ＣＲＢ），而且在整个频段上具有更稳定的性能。
关键词：频偏估计；超奈奎斯特传输；码间串扰；梯度下降算法；克拉美罗界
中图分类号：ＴＮ９１ｔ．７文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．１６７９８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３．０５３０．２０１７．０９．０Ｏ６
ｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｓｔｉｍａｔｏｒｓｗｏｕｌｄｒｅｄｕｃｅｉｎＮｓｉｎａｇｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ｔｈｅｇｒａｄｉｅｎｔｄｅｓｃｅｎｔａｌｇｏｉｒｔｈｍ
ＣＨＥＮＧＰｅｎｇＬＩＵＡｉｄｕｎＷＡＮＧＫｅＣＡＩＢｉａｏ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＰＬＡＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１０００７，Ｃｈｉｎａ）
载波频偏估计中，通过迭代搜索的方式，获得对频偏的精确估计。估计过程中直接通过数据部分进行估计，不
需要借助额外的导频序列。仿真结果表明，梯度下降法与传统算法在性能上相比有了较好的改善，虽然具有较
多的迭代次数和运算量，但是却能够较好地适应丌ｌＮ信号的特性。梯度下降法不仅在门限范围内更靠近克拉美
ｗｏｕｌｄｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｓｅｔｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｏｕｔｔｈｅａｉｄｏｆｅｘｔａｒｐｉｌｏｔ，ｔｈｅｕｎｂｉａｓｅｄｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｃａｎｂｅｏｅｓｃｅｎｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＦｒｅｑｕｅｎｃｙＯｆｆｓｅｔＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆＦａｓｔｅｒ－Ｔｈａｎ－ＮｙｑｕｉｓｔＳｉｇｎａｌ
超奈奎斯特信号载波频偏估计的梯度下降算法
程鹏刘爱军王柯蔡彪
（解放军理工大学通信工程学院，江苏南京２１０００７）
摘
要：超奈奎斯特（Ｆａｓｔｅｒ — ｔｈａｎ・Ｎｙｑｕｉｓｔ，ＦＴＮ）传输技术是一种基于时域压缩的信号调制技术，具有更高的传输