[发明专利]一种正交幅度调制解调方法及其星座图优化方法

说明书

本发明公开了一种正交幅度调制解调方法及其星座图优化方法。本发明将接收端信号进行模数转换，输入到数字信号处理单元，在数字信号处理单元采用参数估计方法估计接收信号的频率、幅度和相位，进而得到正交幅度调制中I分量和Q分量的幅度，再进行星座图映射，实现解调。根据所选择的参数估计算法的性能对星座图进行优化，星座图上的点分布在参数估计精度高的位置。本发明能克服载波频移对正交幅度调制系统的影响，能对抗多普勒频移实现快速解调。

技术领域

本发明涉及通信领域的调制解调方法，特别涉及一种正交幅度调制解调方法及其星座图优化方法。

背景技术

正交幅度调制方法(Quadrature amplitude modulation,QAM)就是用两个调制信号对频率相同、相位正交的两个载波进行调幅，将已调信号加在一起进行传输，同时利用了幅度和相位两个因素进行调制，具有频谱利用率高、功率谱密度高等优势，在高速有线数据传输系统中具有广泛应用，并且是移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式。

目前常用的QAM解调方法是相干解调，需要解调端的本地振荡器提供与接收信号同频的相干载波来实现解调，如果频率发生了偏移，会导致系统误码率较大，因此载波恢复技术对于QAM系统来说非常重要。一般来说，通过本地锁相环恢复载波，并保持相位锁定，经典的基于锁相环的载波恢复算法有科斯塔斯环法、平方环法、ML算法等。即，传统的解调方法是先进行载波恢复再进行相干解调。一些学者提出QAM的自适应解调算法，通过自适应滤波器同时进行载波频率恢复和解调，一般通过迭代的方式使滤波器系数收敛，实时性较差。

在多普勒频移严重的通信环境里，比如在水下通信环境，通过声音信号作为传输载体，多普勒频移现象严重；水下环境复杂，多普勒频偏较不稳定，使得在接收端产生很大的载波偏移，造成较大的误码率。另外，高阶QAM也应用在下一代移动通信中，在终端高速运行的移动通信环境下，多普勒频偏也是在解调时需要考虑的重要因素，因此研发能够抗频偏的调制解调方法尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有方法的缺点与不足，提供一种正交幅度调制解调方法，克服载波频移对调制解调系统的影响，在求得载波频偏的同时实现快速解调。

本发明的另一目的在于提供一种星座图优化方法。

正交幅度调制方法，具体是是将输入数据调制到正交的两个同频载波分量的幅度上：I分量和Q分量，其中I分量为Q分量为其中分别为载波的频率和相位，A_c和A_s为根据发送数据得到的载波幅度。将两个分量叠加，发送的调制信号为：

即：其中设传输信道存在载波频移和加性噪声，可得接收端信号为：

其中为接收端的载波频率，其中Δω为载波频移。z(t)为加性噪声。

本发明通过以下的技术方案实现解调：

一种正交幅度调制解调方法，将接收端信号进行模数转换，得到N点样本序列

将样本序列输入到数字信号处理单元，采用参数估计方法求得接收端的信号参数从而同时实现频移估计和解调，即在公式1中，估计参数A，和得到估计值分别为和可以得到I分量的幅度估计值

以及Q分量的幅度估计值

再进行星座图映射，实现解调。

上述正交幅度调制解调方法是同时调制幅度和相位的调制方法，其特征在于参数估计方法采用现有的正弦信号参数估计方法，估计正弦信号的频率、幅度和相位。而公式1和公式2幅度和相位的估计性能则提供一种星座图分布调整方法。