高动态信号载波相位同步方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高动态信号载波相位同步方法及系统，其中方法包括以下步骤：获取高动态输入信号的当前数据帧中的当前符号；根据补偿相位对所述当前符号进行相位补偿处理，并输出所述当前符号对应的相位同步符号；对所述相位同步符号依次进行共轭去调制处理和相位鉴别处理，得到所述当前符号对应的鉴别相位；对所述鉴别相位进行滤波处理，得到滤波处理后的相位，并根据所述滤波处理后的相位更新所述补偿相位。上述方法及系统实现简单，能在低信噪比的情况下，实现高动态信号相位的准确追踪，且跟踪性能稳定，同时对于突发、连续模式下的载波相位恢复均适用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，特别是涉及一种高动态信号载波相位同步方法及系统。
技术介绍
机载卫星通信终端在移动中进行数据传输，由于机载终端、卫星、地面站之间相对移动速率，会产生较大的多普勒频移，这种多普勒频移就会导致接收端存在较大的频率偏差和频率加速度。这种接收频率的漂移会带来接收端误码率性能恶化。数字通信中，解决接收频率存在较大的频率偏差和频率加速度的方法称为载波同步。载波同步分为载波频率恢复和载波相位恢复，载波频率恢复有时域算法Kay、Fitz等以及频率算法二次插值FFT、最小二乘拟合FFT等，这些算法均可以在较低信噪比下接近修正的克拉美罗(劳)界(Modified Cramer-Rao Bound,MCRB)。载波相位恢复一般采用相位取平均、相位线性插值以及Coatas锁相环等通用算法。针对机载卫星通信中，尤其是突发通信中，一帧数据结构中导频和数据分开，数据中没有插入导频，在存在较大的频率偏差和加速度时，相位会发生快速的翻转，导致解调误码率恶化，而没有数据辅助情况下，相位的跟踪成为难点。现有的算法可以采用导频做频率和相位估计，而数据部分相位跟踪存在去调制的问题，在卫星通信这样的低信噪比情况下，采用现有的盲的相位估计算法无法满足实际应用要求。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有技术中载波相位同步无法满足高动态信号实际应用要求的问题，提供一种高动态信号载波相位同步方法及系统。为解决上述问题，本专利技术采取如下的技术方案：一种高动态信号载波相位同步方法，所述方法包括以下步骤：获取高动态输入信号的当前数据帧中的当前符号；根据补偿相位对所述当前符号进行相位补偿处理，并输出所述当前符号对应的相位同步符号；对所述相位同步符号依次进行共轭去调制处理和相位鉴别处理，得到所述当前符号对应的鉴别相位；对所述鉴别相位进行滤波处理，得到滤波处理后的相位，并根据所述滤波处理后的相位更新所述补偿相位。相应地，本专利技术还提出一种高动态信号载波相位同步系统，所述系统包括：获取单元，用于获取高动态输入信号的当前数据帧中的当前符号；符号处理单元，用于根据补偿相位对所述当前符号进行相位补偿处理，并输出所述当前符号对应的相位同步符号，以及对所述相位同步符号依次进行共轭去调制处理和相位鉴别处理，得到所述当前符号对应的鉴别相位；滤波单元，用于对所述鉴别相位进行滤波处理，得到滤波处理后的相位；更新单元，用于根据所述滤波处理后的相位更新所述补偿相位。上述高动态信号载波相位同步方法及系统根据补偿相位对当前数据帧中当前符号的相位补偿处理，得到当前符号对应的相位同步符号，再对该相位同步符号依次进行共轭去调制处理和相位鉴别处理，得到当前符号对应的鉴别相位，对鉴别相位再进行滤波处理，并根据滤波处理后的相位对补偿相位进行更新，而更新后的补偿相位将用于对当前符号的相邻下一符号的相位补偿处理，得到相邻下一符号对应的相位同步符号，因此当对高动态输入信号的全部数据帧中的所有符号均进行相位补偿处理后，即得到各个符号对应的相位同步符号后，实现了高动态信号的载波相位同步。上述高动态信号载波相位同步方法及系统实现简单，能在低信噪比的情况下，实现高动态信号相位的准确追踪，从而避免了误码性能恶化的现象发生，尤其是在数据帧中无导频插入的情况下，仍然能够通过环路滤波实现对高动态信号的跟踪，且跟踪性能稳定，解决了多普勒加速度过大而导致相位同步失步的问题，同时上述高动态信号载波相位同步方法及系统可以灵活应用于突发、连续模式下的载波相位恢复。附图说明图1为本专利技术其中一个实施例中高动态信号载波相位同步方法的流程示意图；图2为本专利技术中二阶环路滤波器的实现框图；图3为本专利技术其中一个实施例中高动态信号载波相位同步系统的结构示意图；图4为本专利技术其中一个实施例中通信系统结构示意图；图5为数据帧的帧结构示意图；图6为盲的相位估计算法和本专利技术高动态信号载波相位同步方法的误码性能曲线图。具体实施方式下面将结合附图及较佳实施例对本专利技术的技术方案进行详细描述。在其中一个实施例中，参见图1所示，一种高动态信号载波相位同步方法，该方法包括以下步骤：S100获取高动态输入信号的当前数据帧中的当前符号；S200根据补偿相位对所述当前符号进行相位补偿处理，并输出所述当前符号对应的相位同步符号；S300对所述相位同步符号依次进行共轭去调制处理和相位鉴别处理，得到所述当前符号对应的鉴别相位；S400对所述鉴别相位进行滤波处理，得到滤波处理后的相位，并根据所述滤波处理后的相位更新所述补偿相位。下面对本实施例中的各个步骤分别进行详细的阐述：在步骤S100中，获取高动态输入信号的当前数据帧中的当前符号。信号是信息的载体，自然界里，信号形式多种多样，普遍存在的一种信号模型是高动态信号，该信号是宽带信号在自然界里普遍存在的一种信号形式，广泛的应用于通信、生物医学、雷达等各种领域中。在步骤S200中，根据补偿相位对当前符号进行相位补偿处理，并输出当前符号对应的相位同步符号。下面以高动态输入信号的当前数据帧的一帧数据为例，对步骤S200进行具体地说明：(a)根据补偿相位对当前符号进行相位补偿处理，其处理方法如下：zk＝yke-jθ,k＝1,....,N其中，yk为待补偿的输入信号中的第k个符号，zk为相位补偿处理后输出信号中的第k个符号即得到的对应的相位同步符号，θ为补偿相位，N为一帧数据的长度即数据帧中符号的总数。特别地，当k＝1时，θ为初始相位。在步骤300中，对步骤S200得到的相位同步符号依次进行共轭去调制处理和相位鉴别处理，得到当前符号对应的鉴别相位，处理方法如下：(b)对得到的相位同步符号进行共轭去调制处理，其处理方法如下：dk＝zkS*(imx)imx＝max(real(zkS*(i))),k＝1,....,N,i＝1,...,M其中，dk为共轭去调制后的输出信号中的第k个符号，imx为M个调制星座点与输入信号共轭相乘取对应实部最大的值的系数。S为调制信号映射后的值，例如对于BPSK调制，S＝[-1,1],M＝2；对于QPSK调制，S＝[1+j,1-j,-1+j,-1-j],M＝4。(c)对共轭去调制处理后的相位同步符号进行相位鉴别处理，得到鉴别相位，其处理方法如下：θk＝angle(dk)其中，θk为鉴别相位，angle为取dk的角度函数。经过上述步骤(a)～(c)处理后，得到当前符号对应的鉴别相位。在步骤S400中，对步骤S300得到的鉴别相位进行滤波处理，得到滤波处理后的相位，并根据滤波处理后的相位更新补偿相位。在本步骤中，根据步骤S300中滤波处理后的相位更新补偿相位，当获取到当前数据帧中的当前符号的相邻一下符号时，可以根据更新后的补偿相位对相邻下一符号进行相位补偿处理，此处相位补偿处理的具体实现方法可参见于步骤S200中的步骤(a)所给
出的相位补偿处理方法，根据更新后的补偿相位对相邻下一符号进行相位补偿处理后，即得到相邻一下符号对应的相位同步符号，因此当对高动态输入信号的全部数据帧中的所有符号均进行相位补偿处理后，即实现了高动态信号的载波相位同步。作为一种具体的实施方式，对鉴别相位进行滤波处理的过程包括：将鉴别相位输入至二阶环路滤波器，该二阶环路滤波器对鉴别相位进行滤波处理并输出滤波处理后的相位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高动态信号载波相位同步方法，其特征在于，包括以下步骤：获取高动态输入信号的当前数据帧中的当前符号；根据补偿相位对所述当前符号进行相位补偿处理，并输出所述当前符号对应的相位同步符号；对所述相位同步符号依次进行共轭去调制处理和相位鉴别处理，得到所述当前符号对应的鉴别相位；对所述鉴别相位进行滤波处理，得到滤波处理后的相位，并根据所述滤波处理后的相位更新所述补偿相位。

【技术特征摘要】
1.一种高动态信号载波相位同步方法，其特征在于，包括以下步骤：获取高动态输入信号的当前数据帧中的当前符号；根据补偿相位对所述当前符号进行相位补偿处理，并输出所述当前符号对应的相位同步符号；对所述相位同步符号依次进行共轭去调制处理和相位鉴别处理，得到所述当前符号对应的鉴别相位；对所述鉴别相位进行滤波处理，得到滤波处理后的相位，并根据所述滤波处理后的相位更新所述补偿相位。2.根据权利要求1所述的载波相位同步方法，其特征在于，当所述当前符号是所述当前数据帧中的初始符号时，根据预设的初始相位对所述初始符号进行相位补偿处理，并输出所述初始符号对应的相位同步符号。3.根据权利要求1或2所述的载波相位同步方法，其特征在于，在对所述相位同步符号依次进行共轭去调制处理和相位鉴别处理，得到所述当前符号对应的鉴别相位步骤之前，还包括以下步骤：判断所述当前数据帧中的当前符号是否为所述当前数据帧中的结束符号，若是，则仅根据补偿相位对所述结束符号进行相位补偿处理，并输出所述结束符号对应的相位同步符号。4.根据权利要求1或2所述的载波相位同步方法，其特征在于，对所述鉴别相位进行滤波处理的过程包括：将所述鉴别相位输入至二阶环路滤波器，所述二阶环路滤波器对所述鉴别相位进行滤波处理并输出滤波处理后的相位。5.根据权利要求4所述的载波相位同步方法，其特征在于，根据阻尼系数、所述当前数据帧的符号周期和所述二阶环路滤波器的带宽设置所述二阶环路滤波器的系数。6.一种高动态信号载波相...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，李胜峰，梁中英，高心炜，
申请(专利权)人：广州海格通信集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44