[發明專利]適用于多種調制模式下的鎖定檢測方法

有效

• 申請號: 201110306868.0
• 申請日: 2011-10-12
• 公開（公告）號: CN102447517A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 杜瑜;唐婷
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十研究所
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

技術領域

本發明涉及無線通信領域中，工作于數字解調器內部，用于檢測載波解調環路和時鐘恢復環路是否鎖定的自適應多調制模式鎖定檢測方法。更具體地說，本發明通過簡單的能量計算和比較，實現自適應多調制模式鎖定檢測。

技術背景

隨著航空、航天技術的進步，人類開發利用太空的進程加快，空間活動呈現加速發展的趨勢，在地球的中低軌道分布著各式各樣的飛行器，所承載的業務類型越來越多，需要與地面站之間傳輸數據速率要求也越來越高。

一些國家早在20世紀80年代就開展了100Mbps的高速數傳系統研制，到目前為止，美國NASA已有包括6顆在軌星和由第一代與第二代白沙地面站組成的白沙綜合站，并已提出了在21世紀初投入使用的第二代跟蹤與數據中繼衛星系統(TDRSH，I，J)的計劃。美國的TDRSS系統具有相控陣地址功能，能對20個目標進行跟蹤測控。數據傳輸能力達800Mbps。日本工程人員對新近發射升空的日本數據通信衛星Kizuna雙向互聯網傳輸測試中，成功獲得1.2Gbps的單向數據傳輸速率最高紀錄。

在我國，高速數據傳輸技術在航天測控、遙感、衛星通信等領域受到高度的重視，而且近年來發展速度極快，市場需求也在不斷地提高；超光譜圖像、SAR圖像、多儀器平臺數據，是未來需要高速傳輸鏈路的主要對象。

數字解調器是用于高速數據傳輸的信號解調設備，鎖定檢測是作為其中的功能模塊，用于載波解調環路的鎖定檢測和時鐘恢復環路的鎖定檢測。載波解調環路的鎖定檢測用于檢測當前數字解調器的載波解調環路是否鎖定。傳統的載波解調環路的鎖定檢測方法需要先消除調制信息，再進行環路鎖定檢測。對于不同類型的調制信號，需采取不同的方法消除調制信息，例如BPSK調制模式是通過信號2次方的方法消除調制信息，QPSK調制模式則通過信號4次方的方法消除調制信息。然后將處理后的信號與預先設置的固定門限進行比較，檢測載波解調環路是否鎖定。從上述的傳統載波解調環路鎖定檢測方法可知，該方法需依據信號調制模式切換檢測方法，對不同調制模式信號不能通用，因此消耗資源相對較多。其次鎖定檢測門限為預先設定的固定值，該固定值需要事先通過試驗獲取，有時還會隨著信息速率變化而變化，靈活性較差；最后在低信噪情況下，傳統鎖定檢測方法虛警、假鎖出現概率較大。

時鐘恢復環路檢測用于檢測當前數字解調器中用于時鐘恢復的環路是否鎖定。傳統時鐘恢復環路鎖定檢測方法中的鎖定門限是預先設定某一固定值。工程中發現，對于不同的調制信息鎖定門限不盡相同，特別是對于一些特殊的調制信息，固定門限值法容易出現錯判情況。此外，在低信噪比情況下，噪聲對信號影響很大，傳統方法很難將環路鎖定與失鎖區別開來。

在數字解調器中，對帶有各種噪聲、干擾的信號進行解調，解調器可能錯鎖在其它雜散頻譜上，獲得不正確的接收序列。在如圖1所示的典型高速無線數據傳輸系統中，傳輸系統的發送端對數據進行調制與發射，從頻譜上看，發送端送往信道的頻譜是理想的，信號通過信道時，由于信道的非理想特性，包括群時延、放大器非線性等，對信號造成影響，改變了信號攜帶信息的方式，信號頻譜產生變化，產生多種雜散。一方面，適用于多種調制模式下的鎖定檢測方法為用戶提供數字解調器的當前工作狀態，利于用戶對數字解調器的監控和操作；另一方面，該技術可檢測出解調器出現的假鎖、錯鎖等異常狀態，此時通過相關操作可幫助解調器恢復到正常工作狀態。

空間信道資源日益緊張，隨著傳輸數據速率的進一步提高，高效率編碼方式將被逐步被采用，隨之而來的問題就是解調對信噪比最低門限的要求也將提高，即需要在低信噪比條件下實現更高精度的載波解調和時鐘恢復，因此鎖定檢測也要求在低信噪比條件能夠準確可靠的進行。由于信噪比會影響載波解調后的信號性能以及時鐘恢復后的信號性能，從而影響鎖定門限。尤其是低信噪比情況下，噪聲對信號影響很大，傳統方法很難將載波解調環路、時鐘同步環路的鎖定與失鎖區別開來，導致傳統方法鎖定檢測變得不準確。

目前文獻可見的鎖定檢測方法，包括載波解調環路鎖定檢測和時鐘恢復環路鎖定檢測，都是采用固定門限法。該門限是一固定常數，需要依據先驗信息和試驗信息獲取，靈活性差，且容易受噪聲、環境、攜帶信息等各種因素的影響。特別是低信噪比情況下，這類方法不能提供準確可靠的鎖定檢測。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術的不足之處，提出一種無需依據信號調制模式進行鎖定檢測選擇，鎖定檢測門限無需根據信息速率進行設置，能夠降低假鎖、虛警概率，消耗資源少，方法簡單，使用更為方便靈活，更為準確可靠的載波解調環路鎖定檢測和時鐘恢復環路鎖定檢測方法。