基于扩展粒子滤波算法的单载波通信信号载波跟踪方法研究

摘要

为解决高速移动场景下常规载波跟踪方法精度低以及响应速度慢的问题,提出了一种基于扩展粒子滤波的单载波通信信号载波跟踪方法.该方法将扩展卡尔曼滤波和粒子滤波相结合来实现科斯塔斯环中的环路滤波器功能,其中以反正切鉴别器的输出数值作为观测量,以本地载波与接收信号之间的相位差.载波频偏和频偏变化率作为扩展卡尔曼滤波器的状态量.本文首先给出了高速移动通信场景下的高动态信号模型,其次对基于扩展粒子滤波的载波跟踪方法进行了理论分析,再次给出了载波跟踪方法的工作步骤,最后分别对采用锁频环与锁相环组合算法、扩展卡尔曼滤波、粒子滤波和扩展粒子滤波的单载波通信信号载波跟踪过程进行了仿真.结果表明基于扩展粒子滤波的跟踪环路更适用于高动态场景,相比与基于扩展卡尔曼和基于粒子滤波的跟踪环路其载波跟踪时,其频率误差范围分别下降到50%和67%,相比与基于扩展卡尔曼的跟踪环路相位误差范围下降到57%.