[发明专利]16QAM载波同步环路同步锁定检测方法

说明书

本发明提出了一种16QAM载波同步环路同步锁定检测方法，利用本发明能够显著消除信号幅度对16QAM载波同步环路同步锁定检测的影响。本发明通过下述技术方案予以实现：经过载波同步后的数据分为I、Q两路，并通过各自的低通滤波器滤出高频分量送入载波同步锁定检测器进行载波同步锁定检测，载波同步锁定检测器在每一时刻将I、Q两路归一化高阶矩值计算值与检测门限进行比较，判定载波同步环路是否锁定或失锁，指示驱动FPGA复位信号对载波同步环路的锁相环进行复位，通过I、Q两路解调器将数字中频信号载波解调到零中频模块，使载波同步环路重新进行锁定到正确频率上，完成零中频信号送入后端时钟恢复环路模块进行时钟恢复，再经判决模块判决后得到接收序列。

技术领域

本发明涉及在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高数据传输、卫星通信等无线通信领域被广泛应用的16阶正交幅度调制(quadrature amplitude modulation)的数字解调，用于检测数字解调器中载波解调环路是否锁定的方法。更具体地说，本发明涉及正交幅度调制16QAM载波同步环路同步锁定检测方法。

技术背景

在数字通信系统中，为了将信号转移到适合远距离传输的频率上,需要在发射端把基带信号频谱搬移至射频。相对应的，在接收端，需要将信号从射频搬回至基带。在数字通信系统的下行通道中,由于受到信道特性和振荡器不稳定的影响，系统接收到的调制信号与本地载波会存在一定的频偏和相位误差，需要通过载波同步提取与接收信号中的调制载波同频同相的相干载波来实现相干解调，消除本地载波与接收到的信号的频率、相位误差，以保证解调的正确性。在载波同步中，一般需要经过载波捕获与载波跟踪两个阶段。载波捕获阶段希望具有较宽的带宽，能快速捕获较大频率偏差的信号；载波跟踪阶段希望具有较窄的带宽，以降低载波相位估计的方差。而载波同步锁定指示主要用来判定数字解调器的载波同步环路是否锁定，作为判决载波同步环路处于捕获阶段还是跟踪阶段的一个重要指标，是接收机的关键技术之一。

传统的MPSK调制技术是恒包络,且具有带宽较窄、频带利用率高,抗干扰能力强等特点,所以在传统上作为中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高数据传输、卫星通信等通信系统的最佳调制技术。但是,现在卫星转发器功率已经做得很大,卫星转发器功率受限变成频带受限,同时通信容量需求的大量增加,只有采用更优的调制技术才能解决这些问题。正交幅度调制16QAM技术相比较而言是一种最优的调制技术，它改善了MPSK在M较大时的噪声容限。它是用两个独立的基带数字信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，并利用这种已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。16QAM的产生有2种方法：(1)正交调幅法，它是有2路正交的四电平振幅键控信号叠加而成；(2)复合相移法：它是用2路独立的四相位移相键控信号叠加而成。16QAM信号通常采取正交相干解调的方法解调，解调器首先对收到的16QAM信号进行正交相干解调，一路与cosω_ct相乘，一路与sinω_ct相乘。然后经过低通滤波器，低通滤波器LPF滤除乘法器产生的高频分量，获得有用信号，低通滤波器LPF输出经抽样判决可恢复出电平信号。16QAM以其高频谱利用率、高功率谱密度等优势，成为宽带无线接入和无线视频通信的重要技术方案。与其它调制技术相比，这种调制解调技术能充分利用带宽，且具有抗噪声能力强等优点。因而在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信等领域得到广泛应用。

传统的MPSK解调环路的载波同步锁定指示检测方法需要先消除调制信息，再进行锁定检测。类似于MPSK的处理方法，也可以通过对16QAM调制信号取4次方，消除16QAM信号的调制信息，然后与预先设定的锁定指示门限进行比较，检测载波同步环路是否锁定。同时需要注意的是，此类判定方法最大的一个缺点就是锁定指示门限与信号的输入幅度有关。当前端AGC性能或输入信号电平不稳定时，容易导致假锁或需警。而在航天测控、卫星应用、高速数传等工程应用中，无论是用户还是接收机环路本身都需要精确了解接收机当前的载波同步锁定状态，以进行准确的操作。

发明内容