[發(fā)明專利]16APSK信號載波相位同步及其判鎖定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910094603.5
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109831402B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘云強;胡新士
• 申請（專利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: H04L27/38
• 分類號: H04L27/38;H04B7/185
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發(fā)明提出的一種16APSK信號載波相位同步及其判鎖定方法，旨在提供一種能夠減少16APSK的相位模糊數(shù)目，降低解調(diào)器后續(xù)處理復(fù)雜度的方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：在16APSK載波同步中，首先硬判決模塊根據(jù)載波同步輸出信號得到解調(diào)星座點的硬判決值，其次鑒相器根據(jù)載波同步輸出信號和解調(diào)星座點的硬判決值之間的角度差，提取相位誤差信號，并通過環(huán)路濾波器對相位誤差信號進行平滑濾波，然后壓控振蕩器NCO根據(jù)環(huán)路濾波器的輸出信號，以及在16APSK載波同步判鎖定支路聯(lián)合判決模塊輸出的相位偏移指示產(chǎn)生相應(yīng)的相位補償值，最后，載波同步輸入信號根據(jù)相位補償值進行相位補償，得到載波同步輸出信號。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信領(lǐng)域，特別是高速衛(wèi)星通信中高階調(diào)制的載波同步方法，具體涉及一種適用于16APSK的載波同步及其判鎖定方法。

背景技術(shù)

隨著衛(wèi)星通信的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)不斷拓展，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量需求不斷增加，這使得在有限頻譜資源下，必須使用頻譜效率高的調(diào)制方式。由于衛(wèi)星信道是典型的非線性信道，相比低階調(diào)制方式，高階調(diào)制信號會面臨更嚴重的信號非線性失真。傳統(tǒng)的高階QAM調(diào)制(如16QAM)星座幅度較多，對信道的非線性非常敏感。16APSK體制又稱為星型16QAM，不同于一般的QAM信號，它的星座圖是由內(nèi)外2個圓圈組成，其中內(nèi)圈有4個星座點，外圈有12個星座點，通過這樣的星座設(shè)計，可以減少信號的幅度變化，更易于對放大器的非線性進行補償，適應(yīng)線性特性不好的傳輸信道，以獲得更高的頻譜利用率，也有利于降低解調(diào)難度。由于圓形星座點組成的16APSK，具有種類更少的幅度，在經(jīng)過非線性信道時產(chǎn)生的失真相對較小，更適合于衛(wèi)星信道的數(shù)據(jù)傳輸，因此成為了DVB-S2標準所采用的高階調(diào)制方式。

所謂同步是指收發(fā)雙方在時間上步調(diào)一致，同步是一種信息，按照傳輸同步信息方式的不同，可分為外同步法和自同步法。外同步法由發(fā)送端發(fā)送專門的同步信息，接收端把這個專門的同步信息檢測出來作為同步信號的方法，稱為外同步法。發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，接收端設(shè)法從收到的信號中提取同步信息的方法，稱為自同步法。由于外同步法需要傳輸獨立的同步信號，因此，要付出額外功率和頻帶，在實際應(yīng)用中，二者都有采用。在載波同步中，采用兩種同步方法，而自同步法用的較多。無論采用哪種同步方式，對正常的信息傳輸來說，都是必要的，只有收發(fā)之間建立了同步才能開始傳輸信息。同步誤差小、相位抖動小以及同步建立時間短、保持時間長等為其主要指標，它是系統(tǒng)正常工作的前提，否則就會使數(shù)字通信設(shè)備的抗干擾性能下降，誤碼增加。如果同步丟失或失步，將會使整個系統(tǒng)無法工作。載波同步的方法通常有直接法(自同步法)和插入導(dǎo)頻法(外同步法)兩種。直接法可分為:非線性變換—濾波法和特殊鎖相環(huán)法。通常采用的特殊環(huán)路有同相—正交環(huán)、逆調(diào)制環(huán)、判決反饋環(huán)和基帶數(shù)字處理載波跟蹤環(huán)等。對載波同步的要求是：發(fā)送載波同步信息所占的功率盡量小，頻帶盡量窄，同步誤差小。因為它將直接影響相干解調(diào)的性能,不僅會引起信噪比的下降,而且可能引起信號波形的畸變,使誤碼率增大。載波同步在通信系統(tǒng)中是完成相干解調(diào)的基礎(chǔ)之一，是實現(xiàn)相干解調(diào)的先決條件。要實現(xiàn)相干解調(diào)必須有相干載波。因此載波同步是實現(xiàn)相干解調(diào)的先決條件，是信號相干解調(diào)中的一項關(guān)鍵技術(shù),它直接關(guān)系到解調(diào)的指標。任何兩個獨立的振蕩器都是不同步的、即便發(fā)射機和接收機使用的兩個獨立振蕩器是同步的電磁波在信道中的傳播，也會引起對接收機來說是未知的相位變化比如行程相位差。在信號的傳播過程中，信道特性的快速變化、接收端時鐘和發(fā)送端時鐘不同步、運動產(chǎn)生的多普勒頻移等都導(dǎo)致了接收端接收到的信號頻譜偏離了中心點，這樣就會導(dǎo)致下變頻后的基帶信號產(chǎn)生一個隨機變化的頻偏，而信號在傳輸過程會引入隨機相位抖動，這樣接收端的基帶信號就不可避免的存在頻偏和相偏，導(dǎo)致信號解調(diào)之前存在隨機相位誤差。糾正接收端與發(fā)射端的頻偏和相偏是信號解調(diào)的前提，也是載波同步的目標。同步建立時間即為失去同步后重建同步所需的最長時間。通常要求同步建立的時間要短。同步保持時間當同步建立后，一旦輸入信號中斷，由于收發(fā)雙方的固有位定時重復(fù)頻率之間總存在頻差Δf，接收端同步信號的相位就會逐漸發(fā)生漂移，時間越長，相位漂移越大，直至漂移量達到某一準許的最大值，就算失步了。

發(fā)明內(nèi)容