一种基于组合调制波形的QPSK调制信号偏移补偿方法技术

本发明专利技术涉及通信技术领域，具体公开了一种基于组合调制波形的QPSK调制信号偏移补偿方法，包括步骤：S1、定义组合调制波形的帧结构；S2、发送端发送信号；S3、接收端接收信号并做定时同步；S4、计算频率偏移估计值Δf；S5、对BPSK调制信号和QPSK调制信号进行频率偏移补偿；S6、计算相位偏移估计值P；S7、对QPSK调制信号做相位偏移补偿。本方法通过生成组合调制波形的方式，把对单纯的QPSK调制的频率偏移、相位偏移估计转移到对MSK的频率偏移估计和对BPSK的相位偏移估计上，能有效地减少硬件在实现频率偏移、相位偏移估计上耗费的资源，且能计算出较准确的频率偏移、相位偏移估计值。出较准确的频率偏移、相位偏移估计值。出较准确的频率偏移、相位偏移估计值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于组合调制波形的QPSK调制信号偏移补偿方法


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种基于组合调制波形的QPSK调制信号偏移补偿方法。

技术介绍

[0002]在通信
，QPSK是一种四进制相位调制，具有良好的抗噪特性和频带利用率，广泛应用于卫星链路、数字集群等通信业务，在基于DVB
‑
S的卫星通信电视系统中，卫星输出的电磁波信号就是使用QPSK调制方式的。然而QPSK调制存在相位模糊问题，再加上通信系统普遍存在的频率偏移和相位偏移问题，单纯的QPSK调制信号在如今需要优异的通信质量要求下就难以为继，所以为了得到稳定良好的通信质量，需要对频率偏移、相位偏移进行估计并消除。
[0003]对于单纯的QPSK调制信号，无数据辅助载波频率偏移估计算法需要去除接收信号的调制信息，无论是用4次方法还是非线性变换法
[1][2][3]去除调制信息,都会增强噪声的影响。若利用快速傅里叶变换(FFT)实现时，计算速度快，易于实时处理，但是此算法对频率偏移的变化比较敏感，并随离散傅里叶变换点数的增加愈加严重
[4]，而且硬件实现时耗费资源太多，不利于轻量化设计。
[0004]因此，需要一种能平衡硬件实现简单与频率偏移、相位偏移估计性能优异的设计实现方式。
[0005][1]Viterbi A J,Viterbi AM.Nonlinear Estimation of PSK
‑
Modulated Carrier Phase with Application to Burst DitalTransmission[J].IEEE Trans on Inform Theory,1983,29(4):543
‑
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[0006][2]Wang Y.Serpedin E,Ciblat.Optimal Blind Carrier Synchronization for M
‑
PSK Burst Transmissions[J].IEEE Transon Commun,2003,51(9):1571
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1581.
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‑
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‑
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[0008][4]张毅,欧阳志新,邓云凯,王宇.高性能无数据辅助QPSK频率偏移估计新算法[J].西安电子科技大学学报,2013,40(02):187
‑
193.。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供一种基于组合调制波形的QPSK调制信号偏移补偿方法，解决的技术问题在于：如何在硬件实现时能轻松地得到QPSK调制信号的频率偏移、相位偏移估计值，并对QPSK调制信号做相应处理，以消除QPSK调制信号存在的频率偏移、相位偏移。
[0010]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种基于组合调制波形的QPSK调制信号偏移补偿方法，包括步骤：
[0011]S1、定义组合调制波形的帧结构；
[0012]所述组合调制波形的帧结构由第一段波形、第二段波形和第三段波形顺序拼接而成，所述第一段波形为第一预设帧长度的已知伪随机序列经过第一过采样倍数的MSK调制而得的MSK调制信号，所述第二段波形为第二预设帧长度的数据
‘0’
经过第二过采样倍数的BPSK调制而得的BPSK调制信号，所述第三段波形为第三预设帧长度的随机数据经过第三过采样倍数的QPSK调制而得的QPSK调制信号，所述随机数据为通信系统中需要发送的有效数据；
[0013]S2、发送端按所述步骤S1设定的所述组合调制波形的帧结构生成数据信号，并将所述数据信号经过发送端滤波器进行成型滤波后向接收端发送；
[0014]S3、所述接收端将接收的数据信号经过与所述发送端滤波器匹配的接收端滤波器进行滤波后做MSK解调，然后将MSK解调后的数据信号与所述步骤S1中的所述已知伪随机序列做定时同步，定位出所述MSK调制信号、所述BPSK调制信号、所述QPSK调制信号；
[0015]S4、对所述步骤S3定位得到的所述MSK调制信号采用L&R算法计算频率偏移估计值Δf；
[0016]S5、根据所述步骤S4得到的所述频率偏移估计值Δf，对所述步骤S3定位得到的所述BPSK调制信号和所述QPSK调制信号做频率偏移补偿；
[0017]S6、对所述步骤S5得到的频率偏移补偿后的所述BPSK调制信号计算相位偏移估计值P；
[0018]S7、根据所述步骤S6得到的相位偏移估计值P，对所述步骤S5得到的频率偏移补偿后的所述QPSK调制信号做相位偏移补偿。
[0019]进一步地，在所述步骤S4中，利用所述步骤S3定位得到的所述MSK调制信号计算频率偏移估计值Δf的公式为：
[0020][0021]其中，
[0022][0023]z(k)＝r(k)
·
a*(k)
[0024]具体的，R(m)是z(k)的自相关函数，r(k)为k时刻接收端接收信号的值，a(k)为发送端在k时刻发送信号的值，因为发送端第一段波形的所述MSK调制信号采用的伪随机序列已知，故a(k)已知，N为所述第一预设帧长度，N1取N/2，T
s
表示符号速率，arg{
·
}表示求相位值，[
·
]*
表示求共轭。
[0025]进一步地，在所述步骤S5中，做频率偏移补偿所采用的公式为：
[0026]r
′
＝r
·
e
j
·
Δf
·
t
[0027]其中，r
′
为做频率偏移补偿后的BPSK调制信号或QPSK调制信号，r为做频率偏移补偿之前的BPSK调制信号或QPSK调制信号，j为虚数单位，t为时间。
[0028]进一步地，在所述步骤S6中，计算相位偏移估计值P的公式为：
[0029][0030]其中，r
BPSK
为接收端做了频率偏移补偿的一整段第二预设帧长度的BPSK调制信号，表示对频率偏移补偿后的一整段第二预设帧长度的BPSK调制信号做了累加求和后的信号，r
BPSK
(i)表示这一段接收到的信号中的单个符号的值，为R
BPSK
的共轭信号，M为所述步骤S1中定义的BPSK调制信号的长度。
[0031]进一步地，在所述步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于组合调制波形的QPSK调制信号偏移补偿方法，其特征在于，包括步骤：S1、定义组合调制波形的帧结构；所述组合调制波形的帧结构由第一段波形、第二段波形和第三段波形顺序拼接而成，所述第一段波形为第一预设帧长度的已知伪随机序列经过第一过采样倍数的MSK调制而得的MSK调制信号，所述第二段波形为第二预设帧长度的数据
‘0’
经过第二过采样倍数的BPSK调制而得的BPSK调制信号，所述第三段波形为第三预设帧长度的随机数据经过第三过采样倍数的QPSK调制而得的QPSK调制信号，所述随机数据为通信系统中需要发送的有效数据；S2、发送端按所述步骤S1设定的所述组合调制波形的帧结构生成数据信号，并将所述数据信号经过发送端滤波器进行成型滤波后向接收端发送；S3、所述接收端将接收的数据信号经过与所述发送端滤波器匹配的接收端滤波器进行滤波后做MSK解调，然后将MSK解调后的数据信号与所述步骤S1中的所述已知伪随机序列做定时同步，定位出所述MSK调制信号、所述BPSK调制信号、所述QPSK调制信号；S4、对所述步骤S3定位得到的所述MSK调制信号采用L&R算法计算频率偏移估计值Δf；S5、根据所述步骤S4得到的所述频率偏移估计值Δf，对所述步骤S3定位得到的所述BPSK调制信号和所述QPSK调制信号做频率偏移补偿；S6、对所述步骤S5得到的频率偏移补偿后的所述BPSK调制信号计算相位偏移估计值P；S7、根据所述步骤S6得到的相位偏移估计值P，对所述步骤S5得到的频率偏移补偿后的所述QPSK调制信号做相位偏移补偿。2.根据权利要求1所述的一种基于组合调制波形的QPSK调制信号偏移补偿方法，其特征在于，在所述步骤S4中，利用所述步骤S3定位得到的所述MSK调制信号计算频率偏移估计值Δf的公式为：其中，z(k)＝r(k)
·
a
*
(k)具体的，R(m)是z(k)的自相关函数，r(k)为k时刻接收端接收信号的值，a(k)为发送端在k时刻发送信号的值，因为发送端第一段波形的所述MSK调制信号采用的伪随机序列已知，故a(k)已知，N为所述第一预设帧长度，N1取N/2，T
s
表示符号速率，arg{
·
}表示求相位值，[
·
]
*
表示求共轭。3.根据权利要求2所述的一种基于组合调制波形的QPSK调制信号偏移补偿方法，其特征在于，在所述步骤S5中，做频率偏移补偿所采用的公式为：r
′
＝r<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄天聪，龚庆明，黄飞，戴健，吴玉成，陈清松，田恒瑜，刘佳，范昭勇，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：