本发明涉及无线通信领域，更为具体的，涉及一种载波同步辅助的基带解调数据校正方法及系统。
背景技术：
1、随着社会的发展进步和信息量的爆炸式增长，人类对无线通信的带宽、处理延迟以及可靠性需求急剧增长，作为无线通信领域关键组成部分，基带信号处理为实现测速、定位等多种重要功能提供技术基础，直接影响整个系统性能。每一代无线通信系统性能的提升都带来了基带信号处理算法复杂度的成倍增加，随着应用场景的拓展，其工作环境复杂多变，这给基带信号处理带来了新的挑战，基带数据解析性能的提升有助于降低处理延迟，提升吞吐率以及增强硬件结构灵活性，对无线通信系统设计与发展具有重要的现实意义和应用价值，因此，如何在复杂多变的应用场景下有效提升基带数据解析性能，已成为当前基带信号处理领域内亟待解决的关键问题。
2、传统方法直接对基带解调数据进行数据解析，具有结构简单、计算方便的优点，被广泛应用于无线通信的基带数据解调中，但基带解调数据存在载波频率不同步、相位模糊不确定等诸多问题，基带解调数据载波频率不同步会导致长时间数据解析时载波相位在大范围内快速剧烈变化，甚至造成大量误码出现，直接影响数据解析性能；基带解调数据相位模糊不确定会造成严重的增益损耗，进而导致数据解析失败的情况发生。由此可知，基于直接数据解析的传统方法受限于自身特点，无法有效处理频率大幅度动态变化的基带数据，而且数据解析的精度不足，难以适应复杂多变的无线通信应用场景。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种载波同步辅助的基带解调数据校正方法及系统，解决了基带解调数据载波频率不同步、相位模糊不确定导致长时间数据解析性能差的难题，消除了基带解调数据的载波频率/相位残差，提高了复杂应用场景下无线通信系统的解调性能。
2、本发明的目的是通过以下方案实现的：
3、一种载波同步辅助的基带解调数据校正系统，包括频率测量模块、频率补偿模块、相位估计模块和相位修正模块；所述频率测量模块，用于采用补零fft结合二次函数拟合对基带解调数据频率偏移进行高精度测量；所述频率补偿模块，用于采用直接数字频率合成实现基带解调数据的频率补偿；所述相位估计模块，采用相干积分结合反正切处理对基带解调数据载波相位进行高精度估计；所述相位修正模块，采用载波相位估计值修正基带解调数据的相位模糊。
4、进一步地，所述频率测量模块包括载波恢复单元一、补零fft单元和峰值解算单元；所述载波恢复单元一，用于根据数据调制类型km对数据缓存模块输出的n个基带调制数据进行k倍频的非线性变换；所述补零fft单元，用于将载波恢复单元输出的n个载波恢复数据补零至m个，m个补零数据进行m点快速傅里叶变换，得到m个时频转换数据sm，其中，m为快速傅里叶变换指数，满足m∈(0,1,…,m-1)；所述峰值解算单元，用于采用比较搜索法得到时频转换数据峰值svpp、峰值所在变换指数mvpp和峰值左右两个次峰sl、sr，采用二次函数拟合法得到峰值所在变换指数修正量计算得到基带解调数据频率偏移测量值fδ为其中，rs为基带调制数据信息速率。
5、进一步地，所述采用直接数字频率合成实现基带解调数据的频率补偿具体包括：频率补偿模块根据频率偏移测量值fδ和信息速率rs，采用计算公式cwδ＝fδ×232/rs进行数据转换，得到频率偏移控制字cwδ，对cwδ进行累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成频率偏移fδ的本地载波，本地载波与数据缓存模块输出的基带调制数据进行复乘运算，对基带调制数据实现频率补偿。
6、进一步地，所述相位估计模块包括载波恢复单元二、相干积分单元和相位解算单元；所述载波恢复单元二，用于根据数据调制类型km对处理缓冲模块输出的n个频率补偿数据进行k倍频的非线性变换；所述相干积分单元，用于将载波恢复单元输出的n个载波恢复数据直接进行相干积分处理，得到相干积分数据icoh+i·qcoh，其中，icoh为相干积分数据实部，qcoh为相干积分数据虚部；所述相位解算单元，用于采用数学公式θδ＝atan(qcoh/icoh)，对相干积分数据icoh+i·qcoh进行反正切处理，计算得到基带解调数据载波相位估计值θδ，其中，atan(·)为反正切函数。
7、进一步地，所述采用载波相位估计值修正基带解调数据的相位模糊具体包括：相位修正模块根据载波相位估计值θδ，采用计算公式aδ＝exp(-jθδ)进行数据转换，得到载波相位修正量aδ，载波相位修正量aδ与处理缓冲模块输出的n个频率补偿数据进行复乘运算，对基带解调数据实现相位修正。
8、一种载波同步辅助的基带解调数据校正方法，包括如下步骤：
9、s1，频率测量：采用补零fft结合二次函数拟合对基带解调数据频率偏移进行高精度测量；
10、s2，频率补偿：采用直接数字频率合成实现基带解调数据的频率补偿；
11、s3，相位估计：采用相干积分结合反正切处理对基带解调数据载波相位进行高精度估计；
12、s4，相位修正：采用载波相位估计值修正基带解调数据的相位模糊。
13、进一步地，在步骤s1中，所述采用补零fft结合二次函数拟合对基带解调数据频率偏移进行高精度测量具体包括如下子步骤：载波恢复单元一根据数据调制类型km对数据缓存模块输出的n个基带调制数据进行k倍频的非线性变换；补零fft单元将载波恢复单元输出的n个载波恢复数据补零至m个，m个补零数据进行m点快速傅里叶变换，得到m个时频转换数据sm，其中，m为快速傅里叶变换指数，满足m∈(0,1,…,m-1)；峰值解算单元采用比较搜索法得到时频转换数据峰值svpp、峰值所在变换指数mvpp和峰值左右两个次峰sl、sr，采用二次函数拟合法得到峰值所在变换指数修正量δmvpp为计算得到基带解调数据频率偏移测量值fδ为其中，rs为基带调制数据信息速率。
14、进一步地，在步骤s2中，所述采用直接数字频率合成实现基带解调数据的频率补偿具体包括如下子步骤：频率补偿模块根据频率偏移测量值fδ和信息速率rs，采用计算公式cwδ＝fδ×232/rs进行数据转换，得到频率偏移控制字cwδ，对cwδ进行累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成频率偏移fδ的本地载波，本地载波与数据缓存模块输出的基带调制数据进行复乘运算，对基带调制数据实现频率补偿。
15、进一步地，在步骤s3中，所述采用相干积分结合反正切处理对基带解调数据载波相位进行高精度估计具体包括如下子步骤：载波恢复单元二根据数据调制类型km对处理缓冲模块输出的n个频率补偿数据进行k倍频的非线性变换；相干积分单元将载波恢复单元输出的n个载波恢复数据直接进行相干积分处理，得到相干积分数据icoh+i·qcoh，其中，icoh为相干积分数据实部，qcoh为相干积分数据虚部；相位解算单元采用数学公式θδ＝atan(qcoh/icoh)，对相干积分数据icoh+i·qcoh进行反正切处理，计算得到基带解调数据载波相位估计值θδ；其中，atan(·)为反正切函数。
16、进一步地，在步骤s4中，所述采用载波相位估计值修正基带解调数据的相位模糊具体包括如下子步骤：相位修正模块根据载波相位估计值θδ，采用计算公式aδ＝exp(-jθδ)进行数据转换，得到载波相位修正量aδ，载波相位修正量aδ与处理缓冲模块输出的n个频率补偿数据进行复乘运算，对基带解调数据实现相位修正。
17、本发明的有益效果包括：
18、(1)克服了载波频率异步。本发明先采用补零fft结合二次函数拟合对基带解调数据频率偏移进行高精度测量，再根据频率偏移测量值采用直接数字频率合成对基带解调数据进行频率补偿，相比于直接数据解析，解决了在长时间数据解析时载波频率不同步导致载波相位在大范围内快速剧烈变化的难题。
19、(2)消除了载波相位模糊。本发明先采用相干积分结合反正切处理对频率补偿后基带解调数据载波相位进行高精度估计，再根据载波相位估计值修正基带解调数据的相位模糊，相比于直接数据解析，解决了在长时间数据解析时载波相位模糊不确定产生严重增益损耗导致解析失败的难题。
20、(3)数据解析性能好。本发明先对基带解调数据频率偏移进行高精度测量和频率补偿，再对对频率补偿后基带解调数据载波相位进行高精度估计和相位修正，消除了无线通信系统基带解调数据载波频率不同步、相位模糊不确定导致长时间数据解析性能差，相比于直接数据解析，使得数据解析具备更长的数据解析时间、更大的频率动态范围和更优的解析灵敏度。
1.一种载波同步辅助的基带解调数据校正系统，其特征在于，包括频率测量模块、频率补偿模块、相位估计模块和相位修正模块；
2.根据权利要求1所述的载波同步辅助的基带解调数据校正系统，其特征在于，所述频率测量模块包括载波恢复单元一、补零fft单元和峰值解算单元；
3.根据权利要求1所述的载波同步辅助的基带解调数据校正系统，其特征在于，所述采用直接数字频率合成实现基带解调数据的频率补偿具体包括：频率补偿模块根据频率偏移测量值fδ和信息速率rs，采用计算公式cwδ＝fδ×232/rs进行数据转换，得到频率偏移控制字cwδ，对cwδ进行累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成频率偏移fδ的本地载波，本地载波与数据缓存模块输出的基带调制数据进行复乘运算，对基带调制数据实现频率补偿。
4.根据权利要求2所述的载波同步辅助的基带解调数据校正系统，其特征在于，所述相位估计模块包括载波恢复单元二、相干积分单元和相位解算单元；
5.根据权利要求1所述的载波同步辅助的基带解调数据校正系统，其特征在于，所述采用载波相位估计值修正基带解调数据的相位模糊具体包括：相位修正模块根据载波相位估计值θδ，采用计算公式aδ＝exp(-jθδ)进行数据转换，得到载波相位修正量aδ，载波相位修正量aδ与处理缓冲模块输出的n个频率补偿数据进行复乘运算，对基带解调数据实现相位修正。
6.一种载波同步辅助的基带解调数据校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的载波同步辅助的基带解调数据校正方法，其特征在于，在步骤s1中，所述采用补零fft结合二次函数拟合对基带解调数据频率偏移进行高精度测量具体包括如下子步骤：
8.根据权利要求6所述的载波同步辅助的基带解调数据校正方法，其特征在于，在步骤s2中，所述采用直接数字频率合成实现基带解调数据的频率补偿具体包括如下子步骤：频率补偿模块根据频率偏移测量值fδ和信息速率rs，采用计算公式cwδ＝fδ×232/rs进行数据转换，得到频率偏移控制字cwδ，对cwδ进行累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成频率偏移fδ的本地载波，本地载波与数据缓存模块输出的基带调制数据进行复乘运算，对基带调制数据实现频率补偿。
9.根据权利要求6所述的载波同步辅助的基带解调数据校正方法，其特征在于，在步骤s3中，所述采用相干积分结合反正切处理对基带解调数据载波相位进行高精度估计具体包括如下子步骤：载波恢复单元二根据数据调制类型km对处理缓冲模块输出的n个频率补偿数据进行k倍频的非线性变换；相干积分单元将载波恢复单元输出的n个载波恢复数据直接进行相干积分处理，得到相干积分数据icoh+i·qcoh，其中，icoh为相干积分数据实部，qcoh为相干积分数据虚部；相位解算单元采用数学公式θδ＝atan(qcoh/icoh)，对相干积分数据icoh+i·qcoh进行反正切处理，计算得到基带解调数据载波相位估计值θδ；其中，atan(·)为反正切函数。
10.根据权利要求6所述的载波同步辅助的基带解调数据校正方法，其特征在于，在步骤s4中，所述采用载波相位估计值修正基带解调数据的相位模糊具体包括如下子步骤：相位修正模块根据载波相位估计值θδ，采用计算公式aδ＝exp(-jθδ)进行数据转换，得到载波相位修正量aδ，载波相位修正量aδ与处理缓冲模块输出的n个频率补偿数据进行复乘运算，对基带解调数据实现相位修正。
