[發明專利]一種適用于QAM調制的載波相位糾偏方法

有效

• 申請號: 201010573741.0
• 申請日: 2010-12-06
• 公開（公告）號: CN102055716A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 劉武;賀志學;楊鑄
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院
• 主分類號: H04L27/36
• 分類號: H04L27/36;H04L25/03
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術領域

本發明涉及QAM調制解調技術，具體涉及采用16-QAM調制方式時接收端數據的載波相位糾偏方法。

背景技術

QAM(Quadrature?Amplitude?Modulation)正交振幅調制是數字信號的一種調制方式，在調制過程中，同時以載波信號的幅度和相位來代表不同的數字比特編碼，把多進制與正交載波技術結合起來，進一步提高頻帶的利用率。

載波相位恢復是相干光通信中的一個技術難點，由于目前光鎖相環并未實用，通過數字處理方法進行補償是相對可行的方法。相位估計(PE?phase?estimation)算法近年來有較多的研究，其主要目的就是放寬對激光器的線寬要求，容忍相位噪聲，使目前可商用的激光器能用于高階調制(如16-QAM)，同時降低DSP處理的復雜性。

VVPE算法(Viterbi?and?Viterbi?Phase?Estimate)是一種常用的載波相位估計算法，最早于1983年由A.J.Viterbi和A.M.Viterbi提出，并應用于M-PSK編碼的相位估計中。以QPSK為例(如圖1所示)，4個星座點角度位于θ＝π/4+k×π/2(k＝0、1、2、3)，用極坐標可表示為γe^jθ。若對這些點的坐標取4次方，結果為γ⁴e^j4×θ，幅值大小都為γ⁴，幅角4×θ對應到π+k×2π(k＝0、1、2、3)，因此都落到x負半軸上的一點。實際傳輸中，由于種種干擾(激光器噪聲、線路擾動)，在某一時刻，所接收到的信號的相位有較大偏差，星座圖相對于期望的分布整體偏轉了α度，即θ’＝θ+α，則4次方后各點對應的幅角大致分布在角度π+4α，如圖2所示。通過對所有點坐標4次方后的幅角進行統計平均，可以求出π+4α進而估算出相位偏差α，對原始信號乘以e^-jα即可完成相位糾偏。基于VVPE的思想，還發展出針對M-PSK的M-th?Power相位糾偏算法，差別在于將接收到的相位進行M次方再估算α。

然而，VVPE算法并不能直接用于QAM調制，因為QAM有部分星座點的相位并不是π/4的整數倍，相位θ乘以4倍后不能都對齊到同一個角度。如圖5所示，16-QAM的信號在4次方后自然分區，各class的點沿不同的對稱軸對稱分布，不同于QPSK?4次方后只沿π軸對稱分布。另一個問題是VVPE算法針對MPSK編碼，只選取4個角上的點，其滿足θ＝π/4+k×π/2(k＝0、1、2、3)，對于16-QAM則只有1/4的點被選取用于相位估計，個數較少時會有較大偏差。因此，VVPE算法不能直接應用于16-QAM，目前，對于精度要求較高的場合，一般采用Mth-Power算法，可是，Mth-Power算法的運算量和對硬件的依賴程度非常高。因此需要一種計算復雜性較低的適用于16-QAM的載波相位糾偏算法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何減小16-QAM載波相位糾偏的誤差，并降低計算的復雜性。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種16-QAM載波相位糾偏方法，包括以下步驟：

A10、對接收信號集S0中的所有信號S0j的原始坐標取四次方后組成信號集S1；

A20、計算信號集S1中與class1上各點對應的接收信號的糾偏角度θ1，θ1-π作為第一糾偏角度，并按θ1-π對S1中的各接收信號進行偏轉后得到信號集S2；具體步驟為，計算獲得與class2和class3上各點對應的接收信號在4次方后最大幅值R2，按Rj＞R2篩選出部分信號按VVPE算法計算獲得平均幅角θ1，θ1-π作為第一糾偏角度。按θ1-π對信號集S1偏轉后得到信號集S2；

A30、計算第二糾偏角度β，該步驟包括以下步驟：

A301、計算獲得與class1上各點對應的接收信號在4次方后的實域的最小幅值作為選定閾值limit；

A302、按照Rcosθ＜limit、Rcosθ＞limit且Rsinθ＞0、Rcosθ＞limit且Rsinθ＜0將信號集S2中的各接收信號劃分到Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個區，統計信號集S2中落入各區的接收信號的個數；

A303、對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區內的各接收信號分別按π、4×atan(1/3)和-4×atan(1/3)三個角度進行最大似然擬合，獲得信號集S2中各接收信號相對三個角度集體偏轉的角度β，作為第二糾偏角度；

A40、對信號集S0中的所有接收信號校正(θ1-π+β)/4角度。