[发明专利]一种基于Q次方极性判决的载波相位恢复方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于Q次方极性判决的载波相位恢复方法及系统，所述方法包括：对相位补偿后的接收信号进行Q次方运算和相位旋转，然后进行功率检测；选取旋转后功率较大的信号进行极性判决，由此计算相偏信号；根据相偏信号计算下一时刻的接收信号的相位补偿信号，利用相位补偿信号对下一时刻的接收信号进行相位补偿。本发明的方法相比于基于Q次方的极性环，提高了频偏捕获范围和抗噪性；相比于PD算法，可适用于QPSK、8PSK、16APSK等等幅调制方式；相比于DD算法，提高了频偏捕获范围。

技术领域

本发明涉及数字通信技术领域，具体涉及一种基于Q次方极性判决的载波相位恢复方法及系统。

背景技术

当数字通信接收机采用相干解调时，接收端需要提供一个和发射端调制载波同频同相的相干载波。然而，数字信号在传输过程中，会由于系统本振频率误差和多普勒效应等各种原因导致数字下变频输出的载波发生频偏和相偏，进而导致接收信号发生旋转和抖动。因此，需要采用载波恢复技术纠正接收端载波和发送端载波之间的频偏和相偏。载波恢复可分为载波频率恢复和载波相位恢复两个部分。信号进行载波频率恢复后仍存在剩余频偏和剩余相偏，因此，需要进行载波相位恢复。载波相位恢复技术依据是否借助训练序列或导频辅助可分为数据辅助(Data Aided,DA)、非数据辅助(Not Data Aided,NDA)两大类。

常用的NDA载波相位恢复算法有判决导向(Decision Directed,DD)算法、极性判决(Polar Decision,PD)算法和基于Q次方的极性环。其中，DD算法采用全星座判决，能够有效的消除加性噪声，稳态跟踪能力好，但频偏捕获能力小，通常小于10KHz。为了进一步改善频偏捕获能力，提出了加入功率检测模块的PD算法，然而该算法对于QPSK，8PSK，16APSK等等幅调制信号并不能起到很好的作用。基于Q次方的极性环是对信号进行Q次方处理，使得信号星座收敛后，再进行判决，简化了算法的时间，增加了可靠性，然而其受噪声影响较严重，降低了算法的相偏恢复性能。因此，为了使载波相位恢复算法既能捕获大的频偏，又能进行稳定的跟踪，有高的相偏恢复性能，2016年，吴凤辉提出了DD算法和鉴频鉴相(PFD)算法相结合的载波相位恢复算法，但是该算法需要加入一种用于保证两种算法的正确切换的模式转换算法，会增加算法的复杂度。同年，朱诗兵提出了基于Q次方的极性环和DD算法相结合的载波相位恢复算法，该算法同样需要进行模式切换，增加算法的复杂度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提出了一种基于Q次方极性判决的载波相位恢复方法，该方法频偏捕获范围更大、相位恢复性能更好，且适用于QPSK、8PSK、16APSK和32APSK等幅调制信号。

为实现上述目的，本发明的实施例1提出了一种基于Q次方极性判决的载波相位恢复方法，所述方法包括：

对相位补偿后的接收信号进行Q次方运算和相位旋转，然后进行功率检测；选取旋转后功率较大的信号进行极性判决，由此计算相偏信号；根据相偏信号计算下一时刻的接收信号的相位补偿信号，利用相位补偿信号对下一时刻的接收信号进行相位补偿。

作为上述方法的一种改进，所述方法具体包括：

步骤1)对接收端的初始接收信号y(1)进行无相位偏差补偿，得到相位补偿后的信号q(k)＝y(1),k＝1；

步骤2)对相位补偿后的信号q(k)进行Q次方运算和相位旋转，得到信号z(k)：

z(k)＝[q(k)]^Qe^jβ

其中，Q为幂运算的阶数，β是相位旋转的角度；k为正整数，初始值为1；

步骤3)对信号z(k)进行功率检测,对检测到的外圆信号进行极性判决，判决结果z′(k)表示为：

z′(k)＝[p(k)]^Qe^jβ