[發明專利]一種正交相移鍵控調制信號的解調方法

在審

• 申請號: 202111160382.0
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113709073A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 陳華
• 申請（專利權）人: 陜西長嶺電子科技有限責任公司
• 主分類號: H04L27/20
• 分類號: H04L27/20;H04L27/22
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

本發明公開了一種正交相移鍵控調制信號的解調方法，主要解決現有方法載波同步所需時間長、接收靈敏度和動態范圍差、相位裕度小及占用資源較多的問題。其實現方案是：把頻帶信號經AD模數轉換后與數控振蕩器產生的一對初始正交信號同時相乘，再對其結果分別進行低通濾波得到兩路中間信號I及Q；對該兩路中間信號依次進行直通、求反、求和、求差運算得到四對結果正交信號；根據四對結果正交信號的值判斷接收端與發送端的相位差φ所處的象限及盲相點，用該結果選擇四對結果正交信號的符號位輸出，得到解調后的基帶信號。本發明減小了信號解調的時延，改善了接收靈敏度和動態范圍，提高了相位裕度，減少了硬件資源，可用于電子導航、通信數傳系統。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，特別涉及一種正交相移鍵控調制信號的解調方法，可用于電子導航、通信數傳系統。

背景技術

調制信號是用來改變載波信號某一參數的信號，正交相移鍵控QPSK信號是調制信號中的一種，用于將載波的相位按基帶信號進行改變，其包括一對正交的二進制相移鍵控BPSK信號。QPSK信號的數據傳輸率是BPSK信號的2倍，可同時傳輸2位信息。若設BPSK調制方式的傳輸基帶信號為a(t)，則QPSK調制方式的傳輸基帶信號可設為a(t)和c(t)。發送端用基帶信號a(t)及c(t)對正交的載波進行QPSK調制形成QPSK信號，將數字基帶信號變成頻帶信號在空間傳輸，接收端把QPSK信號解調恢復基帶信號a(t)和c(t)，QPSK調制方式常被應用于高速通信數傳系統。

QPSK信號的常規解調通常采用自動頻率控制AFC及“四相Costas環”，需要在接收端提取出與發送端信號相同頻率和相同相位的本地載波，然后將本地載波與接收的信號相乘。發送端與接收端因相對運動，使得接收端接收到的信號與其本地載波存在多普勒頻移和時延，兩信號之間的頻率偏差導致了相位偏差，最終體現在本地載波與接收的信號之間存在相位偏差φ，該相位偏差值可正可負。

在數據通信時，當φ≠0引起信噪比下降，從而加大誤碼率，因此需要本地載波與接收的信號達到同頻同相，即載波同步。為減小甚至消除頻差以達到同頻目的，采用自動頻率控制AFC調整本地載波的頻率并進行頻率捕獲，使本地載波的頻率對準接收信號的頻率，若采用叉積AFC或掃頻的方式，會使頻率的捕獲時間長達毫秒以上；為減小相差以達到同相目的，采用同向正交環即Costas環對本地載波進行相位跟蹤，Costas環包含鎖相環，屬于負反饋環路，達到載波的同步需要一定的建立時間，建立時間越長則同步的保持時間越長，由于瞬時噪聲容易造成鎖相環失鎖，在失鎖后需要重新建立頻率捕獲，再鎖定進行載波跟蹤。

在數據通信時，先由AFC電路調整本地載波的頻率進行載波捕獲，接著采用Costas環調整本地載波的相位進行載波跟蹤，當相位差φ＝0或φ處于很小范圍內時，可達到載波的同步。在載波同步的情況下，將本地載波與接收信號相乘，經濾波等操作得到基帶信號。該方法存在以下不足：

1.達到載波同步的時間長且易失鎖。

由于該方法的自動頻率控制AFC一般采用叉積AFC或掃頻的方式，頻率的捕獲時間長達毫秒以上，相位跟蹤采用Costas環，Costas環包含鎖相環屬于負反饋環路，達到載波的同步同樣需要較長的建立時間，且瞬時噪聲容易造成鎖相環失鎖，在失鎖后需要重新進行頻率捕獲及相位跟蹤才能再次達到載波的同步。

2.存在相位截斷誤差和幅度量化誤差，影響應答機的接收靈敏度和動態范圍。

該方法為達到較高的頻率分辨率，需要在數控振蕩器NCO內存儲數目較多的波形點，波形點的幅度和相位的步階分別存在幅度量化誤差和相位截斷誤差，將引起NCO輸出波形的頻譜出現雜散分量、I支路與Q支路的正交性變差，影響接收端的接收靈敏度和動態范圍。

3.相位裕度小。

設發送端發送的QPSK調制方式的頻帶信號