[发明专利]基于载波周期性的大频偏范围载波恢复方法

权利要求书

1.一种基于载波周期性的大频偏范围载波恢复方法，包括粗频率恢复、细频率恢复及相位恢复，其特征在于，先将接收到的微波信号通过初始混频操作来将载波频偏降低至中频段，再通过直接载波周期估计法进行迭代操作，获取粗频率恢复的频偏值，然后将信号通过包络检测法以进行频率精确恢复，包络检测法同时也能通过计算峰值点出现的位置相对于整个时间窗口的位置来获得载波相位，从而完成了对信号的载波频率及相位的恢复，为了降低计算复杂度，载波频率及相位恢复的过程基于降采样操作实现；

所述的直接载波周期估计法，是指在系统中保留信号光的载波分量作为导频，从而接收到的微波信号包含载波分量而呈现出周期性，此周期与载波周期相同，因此可以直接测量微波信号波形的周期来确定载波周期，在采样频率有限的数字系统中实现时，需迭代直接载波周期估计法来降低时域波形观测精度造成的测量误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的初始混频操作，是将接收到的微波信号与默认载波频率进行混频后经过低通滤波器，使得经过此处理后信号的载波频率减小，从而测量载波周期的精度提高。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的迭代直接载波周期估计法，具体为：在每一个单次迭代过程中，取上次迭代后的微波信号的任意一小段波形，寻找该信号波形与信号均值电平交叉的任意相邻两点，确定两点后先经过所测周期可靠性判定模块以判定所取两点的可靠性从而实现抗噪，然后计算两点间距即交叉周期T，进而计算残余载波频率fr= 1/(2T)，此直接载波周期估计法实现[0, Fs/2]的频偏估计范围，Fs为采样频率，再通过残余载波频偏符号判断模块判断频偏的正负，从而载波的频偏恢复范围从[0, Fs/2]增大到[−Fs/2, Fs/2]；确定残余频偏后，将默认载波频率与该频偏相减，依据差频构建相应的余弦信号作为更新后的载波信号，将该载波信号与接收到的原始微波信号进行混频，经过低通滤波器，得到更新后的微波信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，当所取的一段波形长度为L，采样频率为Fs，则最大的交叉周期T ≤ L/Fs，则能将载频最小降低至Fs/(2L)，即粗频偏恢复的恢复能力有确定的临界值，到达临界值继续迭代算法不会继续收敛，因此需要设置临界值条件，让算法从粗恢复过程跳出，进入细恢复过程。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的低通滤波器为数字滤波，用于保留载波分量的同时尽可能滤除两种干扰。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的包络检测法，是在粗频率恢复后，此时残余载波频偏已远小于基带信号波特率，而呈现出基带信号被残余载波调制的状态，即载波分量成为基带信号的包络，此时包络检测才能有效恢复残余载波频偏即载波相位。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的降低计算复杂度，根据残余载波频偏的大小进行不同倍率的降采样操作：当残余载波频偏接近采样频率的一半时，不需要降采样操作；当残余载波频偏小于采样频率的一半时，依据其比例进行相应倍率的降采样操作。

8.一种实现权利要求1~7中任一所述方法的载波恢复系统，其特征在于，包括：直接载波周期估计模块、用于提升抗噪性能的所测周期可靠性判定模块、残余载波频偏符号判断模块、下变频和循环终止判定模块和包络检测模块，其中：直接载波周期估计模块与所测周期可靠性判定模块相连并传输测得的载波周期信息，所测周期可靠性判定模块对载波周期信息进行可靠性判定并输出残余频偏信息至残余载波频偏符号判断模块，残余载波频偏符号判断模块计算频偏符号从而得到完整的频偏数值，并将频偏大小和符号均传输至下变频和循环终止判定模块；下变频和循环终止判定模块根据频偏大小和符号进行下变频操作并进行频偏判定后将粗恢复频偏值传输至包络检测模块；包络检测模块先根据估计出的粗恢复频偏对信号进行下变频操作，再进行包络检测以实现频率精确恢复及载波相位的恢复。