[發明專利]一種任意碼速率自適應的QPSK解調系統及方法

有效

• 申請號: 201710190066.5
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN107040486B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 王海;鄭東莉;張敏;劉巖;趙偉;秦紅波
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L27/227
• 分類號: H04L27/227;H04L27/233;H04L27/38;H04L25/02
• 代理公司: 61205 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 韋全生;王品華<國際申請>=<國際公布>

本發明提出了一種任意碼速率自適應的QPSK解調系統及方法，用于解決現有多檔碼速率自適應解調系統適應性差以及現有解調方法采樣率利用率低的技術問題；系統包括數據采集模塊、最佳采樣率選擇模塊、濾波系數生成模塊、自適應Costas環模塊、重采樣模塊和位同步判決輸出模塊，數據采集模塊和最佳采樣率選擇模塊形成閉環結構；實現方法包括：以最高采樣速率采樣模擬調制信號得到高速數字信號；估計該高速數字信號的碼速率；計算最佳采樣頻率；以最佳采樣頻率采樣模擬調制信號得到低速數字信號；對該低速數字信號進行數字下變頻和低通濾波；對濾波后信號進行整數倍抽取；對抽取后信號進行位同步，最后判決輸出得到原始碼元。

技術領域

本發明屬于數字通信技術領域，涉及一種任意碼速率自適應的QPSK解調系統及方法，可用于載波速率已與調制端約定，碼速率未知且為任意值的QPSK解調系統中。

背景技術

數字通信技術已經成為當代通信技術的主流，而在數字通信系統中，數字調制解調是必不可少的組成部分，也是通信信號傳輸技術的重要手段。

數字調制是采用數字信號處理的方法，將有用基帶信號加載到較高頻率的載波信號上的過程。數字解制是數字調制的逆過程，是采用數字信號處理的方法，從已調波信號中取出原來的有用基帶信號的過程。

QPSK作為最常用的數字調制解調方式之一，憑借其抗干擾性強、頻譜利用率高、適合高速傳輸等優點，已廣泛應用于微波通信、衛星通信和移動通信中。

常見的QPSK解調方式分為相干解調和非相干解調，相干解調因其解調性能好于非相干解調而被廣泛應用。相干解調的核心是載波同步與位同步，其中載波同步常通過Costas環來實現，Cosats環包括數控振蕩器、兩個數字下變頻器、兩個低通濾波器、鑒相器以及環路濾波器，其中低通濾波器的濾波系數及環路濾波器的環路參數一般均是事先已設計好并固化到程序中的。位同步則常采用Gardner環算法來實現。

在常見的QPSK調制解調系統中，因受通信距離、信道環境、發射功率等因素的影響，為保證通信質量，調制端往往在固定載波速率的同時，采用不同的碼速率(符號速率)發射調制信號，這就要求解調端在已知載波速率時，也能對不同碼速率的調制信號進行自適應解調，但是目前多數研究均是針對多檔已知碼速率的自適應解調系統及方法，但這種解調系統及方法存在適應性差，采樣率利用率低等問題，例如授權公告號為CN 102801663 B、名稱為“一種用于深空探測器的多檔碼速率估計方法”的中國專利，公開了一種針對多檔已知碼速率的自適應解調系統及方法，該系統只對多檔已知碼速率進行自適應解調，只能與相匹配的調制系統協同工作，而不能再應用到其他調制解調系統中，該解調方法中，是以固定的采樣頻率對模擬調制信號進行采樣的，所以對低碼速率的調制信號必然會帶來采樣率利用率低的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的缺陷，提出了一種任意碼速率自適應的QPSK解調系統及方法，用于解決現有多檔碼速率自適應解調系統適應性差以及現有解調方法采樣率利用率低的技術問題。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種任意碼速率自適應的QPSK解調系統，包括數據采集模塊、最佳采樣率選擇模塊、濾波系數生成模塊、自適應Costas環模塊、重采樣模塊和位同步判決輸出模塊，所述數據采集模塊和最佳采樣率選擇模塊形成閉環反饋結構，用于根據模擬調制信號轉化的數字信號的碼速率估計結果，對數據采集模塊的采樣頻率進行動態調整，其中：

數據采集模塊，用于根據該模塊的采樣時鐘，將接收的模擬調制信號S₁轉化為高速數字信號S₂或低速數字信號S₃；

最佳采樣率選擇模塊，用于對高速數字信號S₂的碼速率進行估計，并根據碼速率估計結果rb和調制端與解調端約定的載波速率f_c，計算數據采集模塊的最佳采樣頻率f_s；