一种适用于信号分析仪的PSK信号同步方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于信号分析仪的PSK信号同步方法及装置，其中该方法包括对PSK信号载波进行匹配滤波，判断匹配滤波后的PSK信号是否需要进行载波粗同步，若是，则利用延迟相乘法进行载波粗同步使载波频率偏差减小到预设偏差范围内，进入下一步；否则，进入直接下一步；利用定时误差估计算法，估计出信号分析仪采样时刻与码元最佳采样时刻的偏差；再利用定时误差估计结果和原始采样点进行插值滤波恢复出最佳采样时刻的采样值；利用最佳采样时刻的采样值对载波频率偏差进行载波细同步，得到精确的载波频率偏差，最终得到同步的PSK信号。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于信号分析仪的PSK信号同步方法及装置
本专利技术属于信号同步领域，尤其涉及一种适用于信号分析仪的PSK信号同步方法及装置。
技术介绍
现代无线通信系统的发展对通信容量和信号质量提出了更高的要求。由于数字调制信号比模拟调制具有更高的调制效率、更好的抗干扰性，现代主要通信系统从模拟调制转为数字调制，PSK数字调制信号在卫星通信、无线互联等领域广泛应用。PSK信号解调主要由两种比较典型的实现方案：(1)锁相环闭环同步方案一般的数字解调方案大都采用锁相技术来实现，如图2所示。它的主要特点是将载波相位误差和时钟相位误差信息反馈控制本地载波压控振荡器和本地时钟来达到同步。采用反馈锁相技术不需要得到相位和时钟误差的精确值，只需要知道误差信号的变化方向进行调整就可以了，因此实现相对简单，能够做到很好的同步精度。但是，锁相环闭环同步方案的缺陷为：需要较大的数据量才能实现同步，无法满足分析仪快速、高效分析的测试需求；捕获时间和捕获频偏范围矛盾，要想实现较大的频偏范围，在保证同步精度的前提下需要非常大的数据量才能完成解调。此外，信号分析仪采用基于数据块采集和处理的方式，即完成指定点数的数据块采集后，进行面向应用的数据处理得到测量结果，然后才能启动下一次的采集。由于两次采集之间存在采样盲区，导致数据块之间是不连续的，锁相环需要重新入锁，从而失去了锁相环连续跟踪的优势。(2)开环同步方案开环解调需要准确估计出载波频率、相位偏差与采样时钟误差，而不是仅仅估计出应该调整的方向和趋势，在误差估计的基础上对载波参数和定时误差进行纠正。如图3所示，开环结构主要包括两类子功能单元：估计单元，准确估计出载波与时钟的频率和相位等误差信息；校正单元，根据估计单元估计出的误差大小进行相应的校正，消除误差。但是，开环同步方案的缺陷为：开环解调不仅仅估计出应该误差调整的方向和趋势，还需要准确估计出载波频率、相位偏差与采样时钟误差才能实现解调，为了满足信号分析仪高精度估计要求，对估计范围有所折衷，一般仅能达到10％符号速率，不能适应大频偏信号的同步要求。信号分析仪作为一种基础通用测试仪表，不仅可以完成时、频域测试，也可以胜任数字调制信号的解调测量，是常用的无线通信测试仪表。衡量信号分析仪的解调能力，除了测量精度指标之外，解调捕获时间和频偏捕获范围也非常重要。解调捕获时间长则意味着需要更多的信号采样点参与运算才能实现解调，解调时间增加必然降低解调效率；如果调制信号的载波频率与信号分析仪的接收频率超出信号分析仪的频偏捕获范围，需要手动调整信号接收频率才能完成解调，导致需要更多的操作步骤。目前的信号分析仪产品一般不能兼顾上述三项测试需求，解调时间和频偏范围不可同时兼得，多数产品为了保证解调效率，只能解调10％左右符号速率的频偏信号，对载波频偏的适应能力需要进一步改进。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术实施例第一方面提供了一种适用于信号分析仪的PSK信号同步方法。本专利技术的该方法可应用于信号分析仪中，实现PSK信号的高效、高精度、大频偏范围同步。本专利技术实施例第一方面提供的一种适用于信号分析仪的PSK信号同步方法，包括：步骤1：对PSK信号载波进行匹配滤波，判断匹配滤波后的PSK信号是否需要进行载波粗同步，若是，则利用延迟相乘法进行载波粗同步使载波频率偏差减小到预设偏差范围内，进入下一步；否则，进入直接下一步；步骤2：利用定时误差估计算法，估计出信号分析仪采样时刻与码元最佳采样时刻的偏差；再利用定时误差估计结果和原始采样点进行插值滤波恢复出最佳采样时刻的采样值；步骤3：利用最佳采样时刻的采样值对载波频率偏差进行载波细同步，得到精确的载波频率偏差，最终得到同步的PSK信号。结合本专利技术实施例第一方面，本专利技术实施例第一方面的第一实施方式中，在所述步骤2中，定时误差估计算法采用数字滤波平方定时法。数字滤波平方定时算法是一种频域实现的数字滤波器提取定时误差信号的算法，属于前向结构的时钟相位估计算法，能够在较短的数据量下提取出定时误差信息。在一段时间间隔内，认为定时误差不变，对采样信号进行平方操作后样本中包含一个频率为定时误差的频谱分量，该频谱分量可以通过计算一定长度数据的傅里叶系数提取出来。结合本专利技术实施例第一方面，本专利技术实施例第一方面的第二实施方式中，在所述步骤2中，利用定时误差估计结果和原始采样点进行插值滤波的过程中，采用立方插值滤波方法恢复出最佳采样时刻的采样值。其中，立方插值滤波方法的插值系数分别为C-2、C-1、C0和C1，分别如下：其中，μ为估计出的定时误差。得到插值系数后，对载波粗同步后的数据进行插值滤波得到定时同步后的结果。结合本专利技术实施例第一方面，本专利技术实施例第一方面的第三实施方式中，在所述步骤2中，利用定时误差估计结果和原始采样点进行插值滤波的过程中，采用分段抛物线插值滤波方法恢复出最佳采样时刻的采样值。结合本专利技术实施例第一方面，本专利技术实施例第一方面的第四实施方式中，在所述步骤3中，采用M&M算法结合最佳采样时刻的采样值，对载波频率偏差进行载波细同步。M&M算法是最大似然算法的一种简化算法，不仅利用短时延自相关函数，还结合了长时延自相关函数，不同时延的自相关函数在的作用下进行加权平均，减小估计误差，从而在克服相位折叠问题的同时，具有很高的频率估计准确度。本专利技术实施例第二方面提供了一种适用于信号分析仪的PSK信号同步装置。本专利技术实施例第二方面提供的一种适用于信号分析仪的PSK信号同步装置，包括：匹配滤波模块，其用于对PSK信号载波进行匹配滤波；捕获范围判断模块，其用于判断匹配滤波后的PSK信号是否需要进行载波粗同步；载波粗同步模块，其用于当匹配滤波后的PSK信号需要进行载波粗同步时，利用延迟相乘法进行载波粗同步使载波频率偏差减小到预设偏差范围内；定时同步模块，其用于匹配滤波或载波粗同步后的信号，利用定时误差估计算法，估计出信号分析仪采样时刻与码元最佳采样时刻的偏差；再利用定时误差估计结果和原始采样点进行插值滤波恢复出最佳采样时刻的采样值；载波细同步模块，其用于利用最佳采样时刻的采样值对载波频率偏差进行载波细同步，得到精确的载波频率偏差，最终得到同步的PSK信号。结合本专利技术实施例第二方面，本专利技术实施例第二方面的第一实施方式中，在所述定时同步模块中，定时误差估计算法采用数字滤波平方定时法。结合本专利技术实施例第二方面，本专利技术实施例第二方面的第二实施方式中，在所述定时同步模块中，利用定时误差估计结果和原始采样点进行插值滤波的过程中，采用立方插值滤波方法恢复出最佳采样时刻的采样值。结合本专利技术实施例第二方面，本专利技术实施例第二方面的第三实施方式中，在所述定时同步模块中，利用定时误差估计结果和原始采样点进行插值滤波的过程中，采用分段抛物线插值滤波方法恢复出最佳采样时刻的采样值。结合本专利技术实施例第二方面，本专利技术实施例第二方面的第四实施方式中，在所述载波细同步模块中，采用M&M算法结合最佳采样时刻的采样值，对载波频率偏差进行载波细同步。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术在信号分析仪解调中采用开环同步方法，克服了锁相环反馈同步带来的解调时间长的问题；而且对开环同步方法做了改进，增加了一个载波粗同步单元，在不损失同步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于信号分析仪的PSK信号同步方法，其特征在于，包括：步骤1：对PSK信号载波进行匹配滤波，判断匹配滤波后的PSK信号是否需要进行载波粗同步，若是，则利用延迟相乘法进行载波粗同步使载波频率偏差减小到预设偏差范围内，进入下一步；否则，进入直接下一步；步骤2：利用定时误差估计算法，估计出信号分析仪采样时刻与码元最佳采样时刻的偏差；再利用定时误差估计结果和原始采样点进行插值滤波恢复出最佳采样时刻的采样值；步骤3：利用最佳采样时刻的采样值对载波频率偏差进行载波细同步，得到精确的载波频率偏差，最终得到同步的PSK信号。

【技术特征摘要】
1.一种适用于信号分析仪的PSK信号同步方法，其特征在于，包括：步骤1：对PSK信号载波进行匹配滤波，判断匹配滤波后的PSK信号是否需要进行载波粗同步，若是，则利用延迟相乘法进行载波粗同步使载波频率偏差减小到预设偏差范围内，进入下一步；否则，进入直接下一步；步骤2：利用定时误差估计算法，估计出信号分析仪采样时刻与码元最佳采样时刻的偏差；再利用定时误差估计结果和原始采样点进行插值滤波恢复出最佳采样时刻的采样值；步骤3：利用最佳采样时刻的采样值对载波频率偏差进行载波细同步，得到精确的载波频率偏差，最终得到同步的PSK信号。2.如权利要求1所述的一种适用于信号分析仪的PSK信号同步方法，其特征在于，在所述步骤2中，定时误差估计算法采用数字滤波平方定时法。3.如权利要求1所述的一种适用于信号分析仪的PSK信号同步方法，其特征在于，在所述步骤2中，利用定时误差估计结果和原始采样点进行插值滤波的过程中，采用立方插值滤波方法恢复出最佳采样时刻的采样值。4.如权利要求1所述的一种适用于信号分析仪的PSK信号同步方法，其特征在于，在所述步骤2中，利用定时误差估计结果和原始采样点进行插值滤波的过程中，采用分段抛物线插值滤波方法恢复出最佳采样时刻的采样值。5.如权利要求1所述的一种适用于信号分析仪的PSK信号同步方法，其特征在于，在所述步骤3中，采用M&M算法结合最佳采样时刻的采样值，对载波频率偏差进行载波细同步。6.一种适用于信号分析仪的PSK信号同步装置，其特征在于，包括：匹配滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：周钦山，王峰，梁小琴，张峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37