[发明专利]适用于多种调制模式下的锁定检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域中，工作于数字解调器内部，用于检测载波解调环路和时钟恢复环路是否锁定的自适应多调制模式锁定检测方法。更具体地说，本发明通过简单的能量计算和比较，实现自适应多调制模式锁定检测。

技术背景

随着航空、航天技术的进步，人类开发利用太空的进程加快，空间活动呈现加速发展的趋势，在地球的中低轨道分布着各式各样的飞行器，所承载的业务类型越来越多，需要与地面站之间传输数据速率要求也越来越高。

一些国家早在20世纪80年代就开展了100Mbps的高速数传系统研制，到目前为止，美国NASA已有包括6颗在轨星和由第一代与第二代白沙地面站组成的白沙综合站，并已提出了在21世纪初投入使用的第二代跟踪与数据中继卫星系统(TDRSH，I，J)的计划。美国的TDRSS系统具有相控阵地址功能，能对20个目标进行跟踪测控。数据传输能力达800Mbps。日本工程人员对新近发射升空的日本数据通信卫星Kizuna双向互联网传输测试中，成功获得1.2Gbps的单向数据传输速率最高纪录。

在我国，高速数据传输技术在航天测控、遥感、卫星通信等领域受到高度的重视，而且近年来发展速度极快，市场需求也在不断地提高；超光谱图像、SAR图像、多仪器平台数据，是未来需要高速传输链路的主要对象。

数字解调器是用于高速数据传输的信号解调设备，锁定检测是作为其中的功能模块，用于载波解调环路的锁定检测和时钟恢复环路的锁定检测。载波解调环路的锁定检测用于检测当前数字解调器的载波解调环路是否锁定。传统的载波解调环路的锁定检测方法需要先消除调制信息，再进行环路锁定检测。对于不同类型的调制信号，需采取不同的方法消除调制信息，例如BPSK调制模式是通过信号2次方的方法消除调制信息，QPSK调制模式则通过信号4次方的方法消除调制信息。然后将处理后的信号与预先设置的固定门限进行比较，检测载波解调环路是否锁定。从上述的传统载波解调环路锁定检测方法可知，该方法需依据信号调制模式切换检测方法，对不同调制模式信号不能通用，因此消耗资源相对较多。其次锁定检测门限为预先设定的固定值，该固定值需要事先通过试验获取，有时还会随着信息速率变化而变化，灵活性较差；最后在低信噪情况下，传统锁定检测方法虚警、假锁出现概率较大。

时钟恢复环路检测用于检测当前数字解调器中用于时钟恢复的环路是否锁定。传统时钟恢复环路锁定检测方法中的锁定门限是预先设定某一固定值。工程中发现，对于不同的调制信息锁定门限不尽相同，特别是对于一些特殊的调制信息，固定门限值法容易出现错判情况。此外，在低信噪比情况下，噪声对信号影响很大，传统方法很难将环路锁定与失锁区别开来。

在数字解调器中，对带有各种噪声、干扰的信号进行解调，解调器可能错锁在其它杂散频谱上，获得不正确的接收序列。在如图1所示的典型高速无线数据传输系统中，传输系统的发送端对数据进行调制与发射，从频谱上看，发送端送往信道的频谱是理想的，信号通过信道时，由于信道的非理想特性，包括群时延、放大器非线性等，对信号造成影响，改变了信号携带信息的方式，信号频谱产生变化，产生多种杂散。一方面，适用于多种调制模式下的锁定检测方法为用户提供数字解调器的当前工作状态，利于用户对数字解调器的监控和操作；另一方面，该技术可检测出解调器出现的假锁、错锁等异常状态，此时通过相关操作可帮助解调器恢复到正常工作状态。

空间信道资源日益紧张，随着传输数据速率的进一步提高，高效率编码方式将被逐步被采用，随之而来的问题就是解调对信噪比最低门限的要求也将提高，即需要在低信噪比条件下实现更高精度的载波解调和时钟恢复，因此锁定检测也要求在低信噪比条件能够准确可靠的进行。由于信噪比会影响载波解调后的信号性能以及时钟恢复后的信号性能，从而影响锁定门限。尤其是低信噪比情况下，噪声对信号影响很大，传统方法很难将载波解调环路、时钟同步环路的锁定与失锁区别开来，导致传统方法锁定检测变得不准确。

目前文献可见的锁定检测方法，包括载波解调环路锁定检测和时钟恢复环路锁定检测，都是采用固定门限法。该门限是一固定常数，需要依据先验信息和试验信息获取，灵活性差，且容易受噪声、环境、携带信息等各种因素的影响。特别是低信噪比情况下，这类方法不能提供准确可靠的锁定检测。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提出一种无需依据信号调制模式进行锁定检测选择，锁定检测门限无需根据信息速率进行设置，能够降低假锁、虚警概率，消耗资源少，方法简单，使用更为方便灵活，更为准确可靠的载波解调环路锁定检测和时钟恢复环路锁定检测方法。