CN101719884B - 一种快速锁相式载波恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速锁相式载波恢复方法，它涉及卫星突发通信领域中突发信号载波恢复技术。本发明采用突发卫星通信系统的特点和利用MF-TDMA通信的前导序列，及前导序列初始载波相位估计，通过对突发信号锁相环跟踪，实现了快速锁相式载波恢复。它还具有能增强MF-TDMA卫星通信系统稳定性，降低MF-TDMA卫星通信系统工作信噪比门限等优点。特别适用于MF-TDMA卫星通信系统的突发信号捕获。

Description

一种快速锁相式载波恢复方法

技术领域

本发明涉及卫星突发通信领域中的一种快速锁相式载波恢复，特别适用于MF-TDMA卫星突发通信系统，也可以适用于其它突发通信系统作突发信号载波恢复。

背景技术

突发通信中载波恢复主要有几种方法：一是前向频率估计算法：根据接收信号进行载波频率估计方法；二是判决反馈环进行载波恢复方法，该两种方法锁定时间较长，需要较长的序列完成锁相环的锁定，不能满足突发信号的快速载波恢复要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中的不足之处，而提供一种快速锁相式载波恢复方法。本发明采用突发卫星通信系统的特点和利用MF-TDMA通信的前导序列，及前导序列初始载波相位估计，通过对突发信号锁相环跟踪，实现了快速锁相式载波恢复。它还具有能增强MF-TDMA卫星通信系统稳定性，降低MF-TDMA卫星通信系统工作信噪比门限等特点。

本发明的目的是这样实现的，包括步骤：

①将匹配滤波后的基带信号输入到突发检测模块，突发检测模块采用相关检测算法，根据预置的突发信号前导序列检测基带信号中的突发信号，当检测到突发信号时，输出捕获标志信号至载波初始相位估计模块，控制载波初始相位估计模块进行载波相位估计，当未检测到突发信号时，无输出捕获标志信号，继续突发信号的检测；

②载波初始相位估计模块根据捕获标志信号，利用预置的突发信号前导序列控制载波相位估计初始值；

③数据辅助锁相环模块采用数据辅助的载波相位误差估计算法估计载波相位误差信号，根据载波相位估计初始值和载波相位误差信号，采用宽的锁相环环路带宽进行锁相环环路锁定，实现突发信号前导序列的快速锁相；

④当完成突发信号前导序列的快速锁相后，更改锁相环环路参数，采用窄的锁相环环路带宽进行锁相环跟踪，采用判决反馈算法估计载波相位误差信号，实现突发信号的跟踪；

进行突发信号的快速锁相载波恢复。

本发明相比背景技术具有如下优点：

1、本发明载波初始相位估计模块采用了初始相位估计算法，加快了锁相环的锁定。

2、本发明数据辅助锁相环模块采用了数据辅助的相位误差估计算法，避免了锁相环的相位模糊，具有能增强MF-TDMA卫星通信系统稳定性的优点。

3、本发明采用了锁相环环路带宽可变技术，既能减小锁相环的锁定时间，又不影响锁相环的性能，具有能降低MF-TDMA卫星通信系统工作信噪比门限的优点。

附图说明

图1是本发明实施例电原理方框图。图1中1 为突发检测模块、2 为载波初始相位估计模块、3 为数据辅助锁相环模块、4 为判决反馈锁相环模块。

具体实施方式

参照图1，图1是本发明实施例电原理方框图。它包括突发检测模块1、载波初始相位估计模块2、数据辅助锁相环模块3、判决反馈锁相环模块4，实施例按图1连接线路。本发明采用突发卫星通信系统的突发信号的前导序列和MF-TDMA通信中的独特码，采用数据辅助锁相环和判决反馈锁相环，实现了突发信号的快速载波恢复。

本发明包括步骤如下：

①将匹配滤波后的基带信号输入到突发检测模块，突发检测模块采用相关检测算法，根据预置的突发信号前导序列检测基带信号中的突发信号，当检测到突发信号时，输出捕获标志信号至载波初始相位估计模块，控制载波初始相位估计模块进行载波相位估计，当未检测到突发信号时，无输出捕获标志信号，继续突发信号的检测。实施例本发明中经过匹配滤波的基带信号输入到突发检测模块后，突发检测模块采用相关检测算法根据预置的突发信号前导序列检测基带信号中的突发信号，接收的信号与预置的突发信号前导序列进行相关运算。实施例相关检测算法如下式所示：

$R_{\mathrm{xc}}\left(0\right)=\underset{k=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}x\left(k\right)c_L^{*}\left(k\right)---\left(1\right)$

公式(1)中x(k)为输入的基带信号，

为预置的突发前导序列，L为前导序列的长度。

②载波初始相位估计模块根据捕获标志信号，利用预置的突发信号前导序列控制载波相位估计初始值。实施例载波初始相位估计算法如下式所示：

$\widehat{\mathrm{\θ}}=\arg \left\{\underset{k=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}x\left(k\right)c_L^{*}\left(k\right)\right\}---\left(2\right)$

公式(2)中

为载波初始相位估计值，x(k)为输入的基带信号，

为预置的突发前导序列，L为前导序列的长度。

③数据辅助锁相环模块采用数据辅助的载波相位误差估计算法估计载波相位误差信号，根据载波相位估计初始值和载波相位误差信号，采用宽的锁相环环路带宽进行锁相环环路锁定，实现突发信号前导序列的快速锁相。实施例数据辅助的载波相位误差算法如下式所示：

u_d＝(c_I-u_I)+(c_Q-u_Q)(3)

公式(3)中u_d为相位误差估计结果，u_I、u_Q为输入的基带信号，c_I、c_Q为预置的突发前导序列。

④当完成突发信号前导序列的快速锁相后，更改锁相环环路参数，采用窄的锁相环环路带宽进行锁相环跟踪，采用判决反馈算法估计载波相位误差信号，实现突发信号的跟踪。实施例判决反馈载波相位误差估计算法如下式所示：

$u_d={\hat{u}}_I{u}_Q-{\hat{u}}_Q{u}_I---\left(4\right)$

公式(4)中u_d为相位误差估计结果，

为u_I的判决结果，为u_Q的判决结果。

进行突发信号的快速锁相载波恢复。

本发明简要工作原理如下：经过匹配滤波的基带信号输入突发检测模块，突发检测模块采用相关检测算法根据预置的突发信号前导序列检测基带信号中的突发信号，当检测到突发信号时，输出捕获标志信号，载波初始相位估计模块根据捕获标志信号，利用预置的突发信号前导序列控制载波相位估计初始值，数据辅助锁相环模块采用数据辅助的载波相位误差估计算法估计相位误差，根据已知载波初始相位和载波相位误差信号，使用较宽的锁相环环路带宽，实现快速锁相，当完成前导序列的快速锁相后，更改锁相环环路参数，进入锁相环跟踪状态，采用判决反馈算法估计载波误差信号，完成突发信号的快速锁相载波恢复。

Claims (1)

1.一种快速锁相式载波恢复方法，其特征在于包括步骤：

①将匹配滤波后的基带信号输入到突发检测模块，突发检测模块采用相关检测算法，根据预置的突发信号前导序列检测基带信号中的突发信号，当检测到突发信号时，输出捕获标志信号至载波初始相位估计模块，控制载波初始相位估计模块进行载波相位估计，当未检测到突发信号时，无输出捕获标志信号，继续突发信号的检测；

②载波初始相位估计模块根据捕获标志信号，利用预置的突发信号前导序列控制载波相位估计初始值；

③数据辅助锁相环模块采用数据辅助的载波相位误差估计算法估计载波相位误差信号，根据载波相位估计初始值和载波相位误差信号，采用宽的锁相环环路带宽进行锁相环环路锁定，实现突发信号前导序列的快速锁相；

④当完成突发信号前导序列的快速锁相后，更改锁相环环路参数，采用窄的锁相环环路带宽进行锁相环跟踪，采用判决反馈算法估计载波相位误差信号，实现突发信号的跟踪；

进行突发信号的快速锁相载波恢复。

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