[发明专利]16APSK信号载波相位同步及其判锁定方法

说明书

本发明提出的一种16APSK信号载波相位同步及其判锁定方法，旨在提供一种能够减少16APSK的相位模糊数目，降低解调器后续处理复杂度的方法。本发明通过下述技术方案予以实现：在16APSK载波同步中，首先硬判决模块根据载波同步输出信号得到解调星座点的硬判决值，其次鉴相器根据载波同步输出信号和解调星座点的硬判决值之间的角度差，提取相位误差信号，并通过环路滤波器对相位误差信号进行平滑滤波，然后压控振荡器NCO根据环路滤波器的输出信号，以及在16APSK载波同步判锁定支路联合判决模块输出的相位偏移指示产生相应的相位补偿值，最后，载波同步输入信号根据相位补偿值进行相位补偿，得到载波同步输出信号。

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，特别是高速卫星通信中高阶调制的载波同步方法，具体涉及一种适用于16APSK的载波同步及其判锁定方法。

背景技术

随着卫星通信的不断发展，卫星通信业务不断拓展，需要传输的数据量需求不断增加，这使得在有限频谱资源下，必须使用频谱效率高的调制方式。由于卫星信道是典型的非线性信道，相比低阶调制方式，高阶调制信号会面临更严重的信号非线性失真。传统的高阶QAM调制(如16QAM)星座幅度较多，对信道的非线性非常敏感。16APSK体制又称为星型16QAM，不同于一般的QAM信号，它的星座图是由内外2个圆圈组成，其中内圈有4个星座点，外圈有12个星座点，通过这样的星座设计，可以减少信号的幅度变化，更易于对放大器的非线性进行补偿，适应线性特性不好的传输信道，以获得更高的频谱利用率，也有利于降低解调难度。由于圆形星座点组成的16APSK，具有种类更少的幅度，在经过非线性信道时产生的失真相对较小，更适合于卫星信道的数据传输，因此成为了DVB-S2标准所采用的高阶调制方式。

所谓同步是指收发双方在时间上步调一致，同步是一种信息，按照传输同步信息方式的不同，可分为外同步法和自同步法。外同步法由发送端发送专门的同步信息，接收端把这个专门的同步信息检测出来作为同步信号的方法，称为外同步法。发送端不发送专门的同步信息，接收端设法从收到的信号中提取同步信息的方法，称为自同步法。由于外同步法需要传输独立的同步信号，因此，要付出额外功率和频带，在实际应用中，二者都有采用。在载波同步中，采用两种同步方法，而自同步法用的较多。无论采用哪种同步方式，对正常的信息传输来说，都是必要的，只有收发之间建立了同步才能开始传输信息。同步误差小、相位抖动小以及同步建立时间短、保持时间长等为其主要指标，它是系统正常工作的前提，否则就会使数字通信设备的抗干扰性能下降，误码增加。如果同步丢失或失步，将会使整个系统无法工作。载波同步的方法通常有直接法(自同步法)和插入导频法(外同步法)两种。直接法可分为:非线性变换—滤波法和特殊锁相环法。通常采用的特殊环路有同相—正交环、逆调制环、判决反馈环和基带数字处理载波跟踪环等。对载波同步的要求是：发送载波同步信息所占的功率尽量小，频带尽量窄，同步误差小。因为它将直接影响相干解调的性能,不仅会引起信噪比的下降,而且可能引起信号波形的畸变,使误码率增大。载波同步在通信系统中是完成相干解调的基础之一，是实现相干解调的先决条件。要实现相干解调必须有相干载波。因此载波同步是实现相干解调的先决条件，是信号相干解调中的一项关键技术,它直接关系到解调的指标。任何两个独立的振荡器都是不同步的、即便发射机和接收机使用的两个独立振荡器是同步的电磁波在信道中的传播，也会引起对接收机来说是未知的相位变化比如行程相位差。在信号的传播过程中，信道特性的快速变化、接收端时钟和发送端时钟不同步、运动产生的多普勒频移等都导致了接收端接收到的信号频谱偏离了中心点，这样就会导致下变频后的基带信号产生一个随机变化的频偏，而信号在传输过程会引入随机相位抖动，这样接收端的基带信号就不可避免的存在频偏和相偏，导致信号解调之前存在随机相位误差。纠正接收端与发射端的频偏和相偏是信号解调的前提，也是载波同步的目标。同步建立时间即为失去同步后重建同步所需的最长时间。通常要求同步建立的时间要短。同步保持时间当同步建立后，一旦输入信号中断，由于收发双方的固有位定时重复频率之间总存在频差Δf，接收端同步信号的相位就会逐渐发生漂移，时间越长，相位漂移越大，直至漂移量达到某一准许的最大值，就算失步了。

发明内容