[发明专利]任意速率CPFSK信号定时同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信领域的定时同步技术，尤其涉及一种基于多符号检测(MSD)判决反馈的任意速率连续相位频移键控(Continuous Phrase Frequency Shift Key,CPFSK)调制信号定时同步的方法。

背景技术

连续相位频移键控(CPFSK)属于连续相位调制(CPM)的特例。与传统调制方式不同，CPM调制信号在符号交替的时刻没有相位突变，能够最大程度降低频谱宽度，同时，CPM还是恒包络调制，对功率放大器的非线性效应不敏感，能够大幅节省发射功率。

传统的CPM信号通常采用差分鉴频的方式进行解调，虽然这种方式结构简单，对因多径衰落造成的幅度和相位方面的失真有较强的抗干扰能力，也容易通过硬件实现。但该差分鉴频方法由于存在较大的“门限效应”，只有在输入信噪比达到一定值后，检测器才能正常工作。CPM信号的定时同步也是实现CPM系统的一个难点，由于信号本身具有的相位连续的特点，符号与符号之间没有明显的幅度跃变，定时同步提取相对困难。

定时同步也叫位同步、符号同步，是通信系统的基本组成部分，即在接收端产生一个与发送比特或符号速率相同的时钟信号，用于对解调后的基带信号进行正确的取样判决，消除噪声和干扰等因素的影响。

定时同步的性能评价指标主要有：静态相差，抖动，错位率，建立时间，保持时间，同步门限信噪比等。其中静态相差是指同步信号的平均相位和最佳取样点的相位之间的偏差，主要用于描述同步的精度；抖动指由于噪声的变化引起的同步信号随时间偏离其正常位置的现象，用于描述同步的稳定度；错位率指由于衰落、干扰或收发时钟误差等原因引起的同步脉冲序列偏离原来序列现象出现的频率，也是稳定度的一个衡量指标；建立时间为从含有位同步信息的接收信号进入解调器开始，到位同步提取电路输出正常的位同步信号为止所需的时间，描述同步信号捕获的速度；保持时间为从含有位同步信息的接收信号消失开始，到位同步提取电路输出的正常的位同步信号中断为止的时间，描述对同步信号维持的能力；同步门限信噪比指在保证一定的位同步质量的前提下，接收输入端允许的最小信噪比，这项指标体现了位同步对深衰落的适应能力。

随着CPFSK调制数据传输速率和作用距离的不断提高，为了提升解调性能，William P.Osbome等针对CPFSK信号的解调提出了MSD技术。当接收到一个符号时，并不立即进行判决，而是在多个符号长度内将接收到的信号波形与本地存储的波形进行相关运算，以此来判决符号。美国在靶场先进遥测计划中将MSD技术和Turbo乘积码(TPC)技术相结合，增强遥测系统的性能。理论上，采用这两项技术的遥测系统在误码率为的条件下，相比原系统可以获得近9dB的信道增益。采用MSD技术的系统能够获得增益，是以能够进行精确的定时同步为前提的。低信噪比的环境对CPFSK信号的定时同步方法提出了新的要求。

现有方法采用单符号周期超前滞后似然检测算法进行鉴相信息的提取，通过环路滤波电路进行时钟再生，并通过再生时钟控制超前滞后似然检测电路，达到符号同步的目的。然而，由于利用本地’1’和’0’似然检测序列分别对接收信号进行检测，在低信噪比下得到的鉴相曲线不够理想，同步性能不能满足MSD解调的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明针对任意速率连续相位频移键控CPFSK调制信号，利用MSD解调的有利条件，提供一种基于MSD判决反馈，通过检测似然函数包络获得相位误差信息，利用延迟锁定环结构对码多普勒进行跟踪，在信噪比较低的情况下依然能够正常工作的定时同步方法。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到,一种任意速率CPFSK信号定时同步方法,包括如下步骤：

1.任意比降采样：以改进的数控振荡器NCO产生的整个采样时钟频率范围内的脉冲信号为使能信号，采用重采样单元对任意速率连续相位频移键控CPFSK基带信号进行任意比降采样，把CPFSK基带信号的采样速率降低为符号速率的D倍，D为整数；

2.MSD判决反馈：利用接收端已有的多符号检测MSD单元对经过降采样处理后的CPFSK信号进行判决，通过反馈信号单元以判决结果对应的CPFSK调制信号的共轭信号作为反馈信号，在整个过程中，先把D个CPFSK基带信号数据映射为一个符号，再把该符号映射为D个反馈信号数据；