一种QAM弱信号的载波相位跟踪方法技术

本发明专利技术提供了一种QAM弱信号的载波相位跟踪方法，包括以下步骤：根据QAM信号的四次方谱，对QAM信号的信号频率进行初始估计并补偿；在环路更新周期T内，对信号补偿后的QAM信号的星座图中外围信号点进行四次方处理，得到无符号调制的QAM信号；对无符号调制的QAM信号中的连续数据块的相位误差进行相干累积和初步跟踪，得到无符号调制的QAM信号的第一信号参数估计值；对QAM信号进行补偿，然后对补偿后的QAM信号星座图中的外围信号点进行鉴相和相位误差累积，得到第二信号参数估计值。本发明专利技术实现了高动态低信噪比下的QAM信号的快速稳健跟踪收敛，解决了高动态低信噪比下传统跟踪环路跟踪不稳定易失锁的技术问题。跟踪不稳定易失锁的技术问题。跟踪不稳定易失锁的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种QAM弱信号的载波相位跟踪方法


[0001]本专利技术涉及QAM信号接收设备研制领域，具体的说是一种QAM弱信号的载波相位跟踪方法，其可应用在各类QAM信号接收终端类设备的研制中。

技术介绍

[0002]正交幅度调制QAM是一种幅度和相位联合控制的正交调制技术，同时利用幅度与相位来传递信息，因此在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率，其广泛应用于微波通信、卫星通信、深空通信等领域，相应的通信系统可能会工作在高动态低信噪比的环境下。高动态会引入较大频偏及频率变化率，其会导致星座点相位在短时间内快速变化。传统QAM信号载波跟踪环路通常在跟踪初期采用鉴频鉴相环路：当检测到相邻符号相位转动过大时直接将鉴相结果至零，其同时具备鉴频和鉴相能力；信号频率跟踪稳定后采用锁相环路（仅鉴相）进行精细跟踪。鉴频鉴相时若对所有星座点进行处理，其能容忍的相位误差有限（高阶QAM信号相位跟踪精度要求更高），而QAM信号外围的星座点受相位误差影响较小，因此鉴频鉴相通常进行极性判决取星座图外围的星座点，但相应跟踪可用符号概率减少（QAM信号阶数越高，星座图外围星座点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种QAM弱信号的载波相位跟踪方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：根据QAM信号的四次方谱，对QAM信号的信号频率进行初始估计并补偿，输出QAM信号；在环路更新周期T内，对QAM信号的星座图中外围信号点进行四次方处理，输出无符号调制的QAM信号；对QAM信号 中的连续数据块的相位误差进行相干累积和采用卡尔曼跟踪环路跟踪，得到QAM信号的第一信号参数估计值，所述第一信号参数估计值包括第一残余频率估计值和第一相位误差估计值；根据所述第一信号参数估计值，对QAM信号进行补偿，输出QAM信号，然后对QAM信号星座图中的外围信号点进行鉴相、相干累积以及采用卡尔曼跟踪环路跟踪，得到QAM信号的第二信号参数估计值，所述第二信号参数估计值包括第二残余频率估计值、第二残余相位误差估计值，所述第二信号参数估计值的精度高于第一信号参数估计值的精度。2.如权利要求1所述的一种QAM弱信号的载波相位跟踪方法，其特征在于，根据QAM信号的四次方谱，对QAM信号的信号频率进行初始估计并补偿，具体包括：设QAM信号的信号采样率为，采样间隔为，所述QAM信号为QAM基带信号；将QAM信号进行四次方后与相位信息相乘，对乘积进行求和后再除以频率估计所采用的数据长度，得到QAM信号的快速傅里叶变换结果，其表达式为： （1）（1）式中，为信号频率估计所采用的数据长度,为相位信息，N为信号频率估计所采用的数据点数，变量i为信号采样点序号，变量k为信号频谱谱线序号；查找快速傅里叶变换结果的绝对值的最大值所对应的信号频谱谱线序号，其表达式为：
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(2)在信号频谱谱线序号小于信号频率估计所采用的数据点数N的半数的情况下，信号频率估计值为信号频谱谱线序号除以数据长度的倍数值后的商值后再与信号采样率之间相乘的乘积，在信号频谱谱线序号大于或等于信号频率估计所采用的数据点数N的半数的情况下，信号频率估计值为信号频谱谱线序号与数据长度之间的差值与四倍数据长度相除所得到的商值再与信号采样率之间相乘的乘积，QAM信号的信号频率估计值的表达式为：,
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(3)（3）式中，为QAM信号的信号采样率，为信号频率估计所采用的数据长度，
为信号频谱谱线序号；将QAM信号与相位信息相乘，得到频率补偿后的QAM信号， 其表达式为：
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（4）（4）式中，为信号频率估计值，为信号采样率，变量i为信号采样点序号。3.如权利要求1或2所述的一种QAM弱信号的载波相位跟踪方法，其特征在于，对信号补偿后的QAM信号的星座图中的外围信号点进行四次方处理，具体包括：取QAM信号星座图最外围星座点与相邻星座点的幅度平均值作为QAM信号幅度判决门限；判断信号补偿后的QAM信号的绝对值是否大于或等于QAM信号幅度判决门限，在信号补偿后的QAM信号的绝对值大于或等于QAM信号幅度判决门限的情况下，选取信号补偿后的QAM信号的星座图中的外围信号点进行四次方处理，得到无符号调制的QAM信号。4.如权利要求3所述的一种QAM弱信号的载波相位跟踪方法，其特征在于，对QAM信号 中连续数据块的相位误差进行相干累积和采用卡尔曼跟踪环路跟踪，得到QAM信号的第一信号参数估计值，具体包括：对连续数据块进行相干累积和快速傅里叶变换处理，得到残余相位误差估计值, 所述连续数据块的数据采样点数为N点；根据所述残余相位误差估计值，采用多阶卡尔曼跟踪环路，对QAM信号进行信号残余频率变化率、残余频率和残余相位误差的初步跟踪，得到第一残余频率估计值和第一相位误差估计值。5.如权利要求1或4所述的一种QAM弱信号的载波相位跟踪方法，其特征在于，根据所述第一信号参数值，对QAM信号进行补偿，得到QAM信号，然后对QAM信号星座图中的外围信号点进行鉴相、相干累积以及采用卡尔曼跟踪环路跟踪，得到QAM信号的第二信号参数估计值，具体包括：将QAM信号与相位信息相乘，得到补偿后的QAM信号，其表达式为：，
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（5）（5）式中，为第一残余频率估计值，为第一相位误差估计值，N为信号采样点数；对补偿后的QAM信号的星座图外围信号点进行极性判决鉴相处理，得到鉴相序列dis(i)；将鉴相序列dis(i)除以数据采样点数N，得到补偿后的QAM信号信号的残余相位误差估计值；根据所述残余相位误差估计值，采用多阶卡尔曼跟踪环路，对QAM信号的残余频
率变化率、残余频率和残余相位误差进行精确跟踪，得到第二残余频率估计值、第二残余相位误差估计值。6.如权利要求5所述的一种QAM弱信号的载波相位跟踪方法，其特征在于，对QAM信号的星座图外围信号点进行极性判决鉴相处理，得到鉴相序列，具体包括：在QAM信号的绝对值大于或等于QAM信号幅度判决门限的情况下，将QAM信号除以与QAM信号星座图中距离最近的理论星座信号点后取其虚部，得到鉴相序列，所述QAM信号幅度判决门限为星座最外围星座点与相邻星座点的幅度平均值。7.如权利要求4所述的一种QAM弱信号的载波相位跟踪方法，其特征在于，对连续数据块进行相干累积和快速傅里叶变换处理，得到残余相位误差估计值，具体包括：将QAM信号 中连续数...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥华，王文博，廖鹏，张振华，曾意，
申请(专利权)人：长沙先度科技有限公司，
类型：发明
国别省市：