利用载波同步环路锁定指示的高阶APSK分段载波同步方法技术

本发明专利技术涉及无线通信技术领域。本发明专利技术提出了利用一种载波同步环路锁定指示的高阶APSK分段载波同步方法，保持了实现简单、运算快速的优点，并且增大了APSK调制的频偏捕获范围，并且在环路受到一定程度的突发干扰下能够仍然稳定工作，在失锁后，也能根据锁定指示重新计算出正确的载波误差，使环路重新收敛。使环路重新收敛。使环路重新收敛。

【技术实现步骤摘要】
利用载波同步环路锁定指示的高阶APSK分段载波同步方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种利用载波同步环路锁定指示的高阶APSK分段载波同步方法。

技术介绍

[0002]APSK星座具有较少的幅度变化，适合应用在卫星通信中。其中，16apsk与32apsk是DVBS2标准中常用的信号调制方式，采用这些高阶的调制方式，能在有限的带宽内实现高速的数据传输，提高频谱利用率。而载波同步是数字接收机中的关键环节之一，恢复载波相位的反馈环路包括解旋、鉴相器、环路滤波器以及NCO振荡器，其中鉴相方法通常采用DD(判决导向)或者NDA(非数据辅助)方法。
[0003]1).信号模型
[0004]APSK是一种幅度相位调制方式，不同于传统方型星座QAM调制，其分布呈中心向外沿发散，其星座图由多个圆构成，每个圆上的星座点均匀分布，信道的等效基带模型为：
[0005][0006]其中，k代表第几个圈，R
k
代表第k个圈的半径，n
k
为第k个圈的星座点数，θ
k
为第k个圈上第一个星座点的初相。图1给出了32APSK调制的星座图，包括三个圆，第一个圆上有4个星座点，第二个圆上有12个星座点，第三个圆上有16个星座点。
[0007]2).常用的鉴相方法
[0008]常用的载波同步环路结构如图2所示，由解旋、鉴相器、环路滤波器以及NCO振荡器构成。
[0009]环路中信号的基本流程为：输入信号经过解旋模块后输入到鉴相器中，由鉴相器输出相位误差到环路滤波器中，经过环路滤波器衰减噪声后输入到NCO振荡器中，使之输出的频率与相位往正确的方向调整，然后传给解旋模块对输出信号进行正确的载波相位补偿。
[0010]其中，鉴相方法通常采用DD/NDA鉴相方法。对APSK调制来说，星座图可以根据圆的不同分为不同的子星座。对于32APSK调制来说，可以分为一个4
‑
PSK星座图、一个12
‑
PSK星座图与一个16
‑
PSK星座图。由于12
‑
PSK经过三次方运算后其星座图会变成4个星座点，类似于4
‑
PSK的星座图，以此类推，16
‑
PSK经过四次方运算后也会变成4个星座点，不过其星座会出现整体45度的偏移，需要逆向旋转回来。这样，输入信号经过幅度判决判断其属于哪个圈，而后经过不同的运算后，三个圆均变成了类似于QPSK星座图的样子，然后利用高效的QPSK信号四象限判决算法(4QDD)计算载波误差。
[0011]但是，常用的载波同步方法中，APSK调制的频偏捕获范围偏小，并且在环路受到一定程度的突发干扰下无法稳定工作。
[0012]因此,现阶段需设计一种利用载波同步环路锁定指示的高阶APSK分段载波同步方
法,来解决以上问题。

技术实现思路

[0013]本专利技术目的在于提供利用载波同步环路锁定指示的高阶APSK分段载波同步方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：常用的载波同步方法中，APSK调制的频偏捕获范围偏小，并且在环路受到一定程度的突发干扰下无法稳定工作。
[0014]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0015]一种利用载波同步环路锁定指示的高阶APSK分段载波同步方法，包括以下步骤：
[0016]S1：只根据高阶APSK最内圈的子星座图来进行鉴相计算；
[0017]根据幅度判决，若属于最内圈子星座图，则采用4QDD计算载波误差，否则，保持上一次的载波误差，不进行新的计算更新；
[0018]然后采用QPSK的载波同步锁定指示方法，同理，将属于最内圈子星座图的信号输入到QPSK载波同步锁定指示计算模块中；
[0019]待到锁定指示给出信号最内圈子星座图已经锁定后，其外圈的星座图仍未锁定，因此根据内圈锁定指示，将切换到步骤S2；
[0020]S2：采用带权重的鉴相方法，利用所有的星座点来进行鉴相计算；
[0021]高阶32APSK星座调制，将输入信号进行幅度判决，判断其属于哪个子星座图后，根据运算变成4
‑
PSK星座图中的一点，然后通过4QDD计算载波误差；
[0022]并且由于每个子星座图的幅度不同，将根据其幅度的不同，在不同的子星座图计算出的载波误差上乘一个权重系数，使其计算出的载波误差在同一量级上；经过仿真，使环路收敛。
[0023]进一步的，步骤S1具体如下：
[0024]解旋：根据NCO反馈的相位，对输入信号进行补偿，从而得到正确的信息；
[0025]幅度判定：根据输入信号的幅度，判断信号属于何种子星座图；
[0026]QPSK锁定指示：收到属于最内圈的信号后，通过指示算法，计算锁定指示，将指示输入到鉴相器中，进行算法选择判定，具体算法如下：
[0027][0028][0029][0030]其中，x
k
为属于最内圈子星座图的输入信号，w
k
为锁定指示的判定值，P为判定值在一定时间内的均值，Lock_indicator为输出的锁定指示信号，Th为锁定门限；
[0031]内圈鉴相算法：在锁定指示告知载波同步未锁定的情况下，鉴相器选择内圈鉴相算法，输入信号若属于最内圈星座点，则通过4QDD计算其载波误差，若不属于最内圈星座点，则保持上一次的载波误差值，算法如下：
[0032][0033]其中，x
k
为鉴相器输入信号，e
k
为鉴相器输出结果，Th1为星座图最内圈与中圈圆环半径的均值。
[0034]进一步的，步骤S2具体如下：
[0035]带权重鉴相算法：在锁定指示告知载波同步已锁定的情况下，鉴相器选择带权重鉴相算法，输入信号若属于最内圈星座点，则直接通过4QDD计算其载波误差；输入信号若属于中圈星座点，则进行三次方运算后再通过4QDD计算其载波误差；输入信号若属于外圈星座点，则进行四次方运算和旋转45
°
后再通过4QDD计算其载波误差；
[0036]PED限幅：根据鉴相器计算出的载波误差幅度，对其进行限幅：
[0037][0038]其中，e
k
为鉴相器输出结果，ω
k
为PED限幅输出结果，p为限定的PED幅度大小；
[0039]环路滤波器及NCO：PED经过环路滤波器输入到NCO模块中，产生正确的相位信息反馈给解旋模块。
[0040]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：
[0041]本方案的一个创新点在于，本方法保持了实现简单、运算快速的优点，并且增大了APSK调制的频偏捕获范围，并且在环路受到一定程度的突发干扰下能够仍然稳定工作，在失锁后，也能根据锁定指示重新计算出正确的载波误差，使环路重新收敛。
附图说明
[0042]图1是本专利技术现有技术的32APSK星座示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用载波同步环路锁定指示的高阶APSK分段载波同步方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：只根据高阶APSK最内圈的子星座图来进行鉴相计算；根据幅度判决，若属于最内圈子星座图，则采用4QDD计算载波误差，否则，保持上一次的载波误差，不进行新的计算更新；然后采用QPSK的载波同步锁定指示方法，同理，将属于最内圈子星座图的信号输入到QPSK载波同步锁定指示计算模块中；待到锁定指示给出信号最内圈子星座图已经锁定后，其外圈的星座图仍未锁定，因此根据内圈锁定指示，将切换到步骤S2；S2：采用带权重的鉴相方法，利用所有的星座点来进行鉴相计算；高阶32APSK星座调制，将输入信号进行幅度判决，判断其属于哪个子星座图后，根据运算变成4
‑
PSK星座图中的一点，然后通过4QDD计算载波误差；并且由于每个子星座图的幅度不同，将根据其幅度的不同，在不同的子星座图计算出的载波误差上乘一个权重系数，使其计算出的载波误差在同一量级上；经过仿真，使环路收敛。2.如权利要求1所述的利用载波同步环路锁定指示的高阶APSK分段载波同步方法，其特征在于，步骤S1具体如下：解旋：根据NCO反馈的相位，对输入信号进行补偿，从而得到正确的信息；幅度判定：根据输入信号的幅度，判断信号属于何种子星座图；QPSK锁定指示：收到属于最内圈的信号后，通过指示算法，计算锁定指示，将指示输入到鉴相器中，进行算法选择判定，具体算法如下：到鉴相器中，进行算法选择判定，具体算法如下：到鉴相器中，进行算法选择判定，具体算法如下：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弩天，张吉林，李文军，王维，陈开国，陈世朴，
申请(专利权)人：成都坤恒顺维科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：