高动态场景下Link-16的时频联合频率估计算法

作     者：宁晓燕 陈姝慧 罗海玲 孙晶晶 

作者机构：哈尔滨工程大学信息与通信工程学院 上海航天804所 

出 版 物：《吉林大学学报(工学版)》 (Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition))

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：11[军事学] 1109[军事学-军事装备学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(62001139) 先进船舶通信与信息技术工业和信息化部重点实验室项目(AMCIT2101-05) 

主　　题：信号与信息处理 高动态 Link-16数据链 频率估计 克拉美罗下界 

摘      要：针对高动态场景下Link-16数据链信号多普勒变化率估计精度受限及多普勒频偏估计范围较小的问题，本文提出了一种基于时频联合的分步频率估计算法。该算法分为多普勒变化率估计与多普勒频偏估计两部分。首先，在接收端依据导频信号的特性，设计了一种延迟自相关与快速傅里叶变换（FFT）相结合的方法，以实现对多普勒变化率的准确估计。对补偿后的信号进一步利用改进的部分匹配滤波（Partial Matched Filter）与快速傅里叶相结合（PMF-FFT）的算法获取频域粗估计值；随后，通过时域估计算法对粗估计补偿后的信号进行细化估计，以提高估计精度。最后，将频域与时域的两次估计值进行结合，得到频偏的总估计值。仿真结果表明，本文设计的多普勒变化率估计方法可以在较低信噪比下估计多普勒变化率的值；与现有的频偏估计算法相比，本文设计的频偏估计算法在高动态环境下的频偏估计曲线更加接近克拉美罗下界（Cramer-Rao Lower Bound，CRLB），且在频偏范围-600 kHz至600 kHz内，估计精度可达10-5量级。此外，仿真系统的误码率曲线与理想同步情况下的曲线接近，具有较高的可靠性。