[发明专利]一种QPSK调制信号传输自动调整编码方法及通信系统

说明书

本发明提出一种QPSK调制信号传输自动调整编码方法及通信系统，涉及卫星信号处理领域，该方法包括：星上通信信号收发机与地面终端建立QPSK通信链路；地面终端接收机对接收到的模拟数据采样得到原始采样数据，进行解调得到基带数据序列；将基带数据的偶数和奇数序列拼接成2×N/2的矩阵R；将矩阵R与其转置矩阵相乘，得到矩阵A；求矩阵A的最大、最小特征值，计算最大特征值与最小特征值之比；基于比值计算通信链路的信噪比；将信噪比带入误码率公式计算误码率；根据误码率调整编码调制方式并回传给卫星收发机。通过本发明，保证QPSK调制信号传输时自适应编码调制速度快，提高星地通信性能，降低终端硬件需求。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种QPSK调制信号传输自动调整编码方法及通信系统。

背景技术

卫星通信系统是全球通信的重要组成部分，随着卫星通信系统日益发展，L(1GHz-2GHz)波段、C(2GHz-4GHz)波段等低频工作频段已难以满足信息容量需求。Ka波段(27GHz-40GHz)工作带宽大，已成为卫星通信系统应用主要发展方向。国内外Spaceway、中星16号等卫星已逐步提供Ka波段通信服务。

星上接收机离地面距离长，通信信号传输过程中易受雨衰影响。传统卫星通信系统设计时，通常在传输环节考虑最大衰减量，通过提高发射功率来保障通信质量。当降雨较小或者晴朗天气时，发射功率有较大的资源浪费。卫星通通信系统逐渐采用自适应编码调制技术(ACM)来克服雨衰的影响，即在接收端对信道信噪比进行实时估计，根据信道状态自动切换合适的调制编码方式。自适应编码调制技术可以在保障通信质量的前提下，大幅减小发射功率，节约资源和成本。而自适应编码调制中最重要的环节就是对信道的信噪比估计，以衡量信道状态。

QPSK是英文QuadraturePhaseShiftKeying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。而现有的基于QPSK调制样式下，对于低信噪比条件下其信噪比分析方式计算速度较低，计算量较大，为实际通信链路管理带来诸多不便。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提出了一种QPSK调制信号传输自动调整编码方法，用以解决现有QPSK调制信号传输时会发生的自适应编码调制速度慢及计算性能低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的第一方面提出了星上通信信号收发机与地面终端建立QPSK调制通信链路后，地面终端对该通信链路进行周期性的非数据辅助信噪比估计，方法如下：

步骤S1，星上通信信号收发机与地面终端建立QPSK通信链路，地面终端设置为对该通信链路进行周期性的非数据辅助信噪比估计；

步骤S2，地面终端接收机对接收到的模拟数据以大于2倍信号带宽的采样率进行采样得到原始采样数据，所述地面终端接收机对原始采样数据进行解调得到基带数据序列；

步骤S3，基于得到的基带数据序列中偶数序列和奇数序列拼接成2×N/2的矩阵R，N为大于等于1的整数；将矩阵R与其转置矩阵相乘，得到矩阵A；确定矩阵A最大、最小特征值，并计算最大特征值与最小特征值之比值l；

步骤S4，根据预设调制样式，基于步骤S3中计算得到的比值l估算所述QPSK通信链路的信噪比；

步骤S5，基于步骤S4得到的信噪比计算所述QPSK通信链路的误码率；

步骤S6，如果误码率适应当前的编码调制方式，保持当前信道传输状态并返回步骤S2；否则转入步骤S7；

步骤S7，如果误码率不适应当前的编码调制方式，当误码率超过编码调制最大纠错能力，采用高冗余编码方式，否则采用低冗余度编码方式；

步骤S8，将步骤S7确定的编码方式回传给星上通信信号收发机。