[发明专利]一种通用QAM及APSK解调器和解调方法

说明书

本发明提供一种通用QAM及APSK解调器，包括中频滤波器、AD采样器、混频器、低通滤波器、匹配滤波器、均衡器、码同步器、鉴相器、载波NCO与环路滤波器，其中中频滤波器接收QAM/APSK信号，判断反馈均衡器将调制信号输出给外部处理器。本发明的解调器根据QAM、APSK体制信号星座图特性，创新性的设计了低通滤波器‑匹配滤波器‑码同步器的闭合环路及低通滤波器‑匹配滤波器‑均衡器‑鉴相器‑环路滤波器‑载波NCO的闭合环路，上述两个闭合环路很好的解决了QAM、APSK星座图星座点较多，传统解调器无法解决的解调问题。

技术领域

本发明属于移动通信、卫星通信及无线中继领域，具体涉及一种通用QAM、APSK解调器。

背景技术

数字通信系统相比于模拟通信系统能更可靠地传输更高速率的信息。将信道编码技术与数字调制技术结合而成的编码调制(Coded Modulation，CM)技术是数字通信系统的核心技术之一，是提高数字信息的传输可靠性和传输效率的重要手段。为了适应数字信息在常见信道下的传输需求，实现高效可靠的信息传输，设计高性能的编码调制技术至关重要。

对于典型的数字通信系统，星座映射是数字调制的关键技术之一。星座映射是指将携带信息的比特序列按照特定的星座映射方案映射成为适于信道传输的符号。符号的取值空间可以是一维实数空间、二维实数空间或更高维的实数空间。星座映射包含星座图和星座映射方式两个基本要素。星座图是星座映射生成符号的所有可能取值(即星座点)的集合，星座映射方式是输入比特序列到星座点的映射关系。

根据信息论知识，在加性白高斯噪声(Additive White Gaussian Noise，AWGN)信道下，当发送功率受限时，只有当信道输入分布服从高斯分布时，系统才能达到信道容量。然而，在实际的数字通信系统中，输入信号受到星座图集合的约束，不服从高斯分布，实际系统的信息传输速率与信道容量之间存在差距，这个差距也被称为Shaping损失。构造一个切实可靠的星座映射的重要准则，其关键在于使得在给定频谱效率或信噪比目标的条件下，星座映射限制下的编码调制系统的信息传输速率上限与信道容量极限之间的差距尽量小。

当输入信号受到星座图集合χ限制时，信道输入信号X与信道输出Y的平均互信息,称为编码调制的平均互信息(average mutual information of coded-modulation，CM-AMI),是实际编码调制系统所能达到的传输速率上限。

在实际应用中，很多系统采用的是独立解映射的接收方案，独立解映射会造成编码调制系统性能的损失，此时信道输入信号与输出信号之间的平均互信息称为BICM-AMI，是采用独立解映射的编码调制方案所能达到的传输速率上限。

高阶星座映射是提高数字通信系统的频谱效率的重要手段之一。早期的星座图设计中，通常认为星座点之间的最小欧式距离越大，星座图性能越好，根据这一准则，实际系统常用的高阶星座映射是具有格雷映射的均匀正交幅度调制(Quadrature AmplitudeModulation，QAM)星座图，简称Gray-QAM。然而，均匀Gray-QAM星座图约束下的信息传输速率与信道容量极限之间存在较大的差距，在高频谱效率下可达1.53dB。相比传统的均匀Gray-QAM星座图，使得星座限制下的输出更逼近高斯分布的技术称为Shaping技术，由此带来的增益称为Shaping增益。一个重要且常用的Shaping技术是非均匀Shaping技术，通过令星座图呈现非均匀特征，使得经过星座映射后的信道输入信号更接近高斯分布。