CN104168240B

CN104168240B - 一种oqpsk突发信号的多路并行同步解调方法

Info

Publication number: CN104168240B
Application number: CN201410343291.4A
Authority: CN
Inventors: 吴仡; 王小沙; 龚玉超; 佟力; 严国荣; 王晓洪; 谢永锋
Original assignee: Chengdu Spaceon Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Spaceon Technology Co Ltd
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2017-08-08
Anticipated expiration: 2034-07-18
Also published as: CN104168240A

Abstract

本发明公开了一种OQPSK突发信号的多路并行同步解调方法，包括：进行载波频偏消除处理；进行载波相位同步处理；进行时钟同步处理；将多路硬判决解调结果分别与本地训练序列进行匹配相关；对多路匹配相关后的结果根据门限值进行选路处理，分别找出相关值最大路所对应的载波相位值和位定时值；根据得到的所述载波相位值和位定时值，从时隙的起始位置开始从解调缓冲器中取出所述载波相位值和位定时值所对应的解调信号，实现了不用担心在突发信号下环路是否收敛等问题，实时性更高，同时降低了硬件实现的复杂度，并且在信噪比比较低的时候可以正确解调出信号，且误码性能增强了的技术效果。

Description

一种OQPSK突发信号的多路并行同步解调方法

技术领域

本发明涉及卫星通信信号解调领域，尤其涉及一种OQPSK突发信号的多路并行同步解调方法。

背景技术

现有技术对于OQPSK突发信号的同步解调基本上都包括是载波频率同步，载波相位同步，时钟同步等。根据不同的同步方法可以组成不同的解调算法。

其中载波相位同步算法可分为：时钟和数据辅助，直接判决，时钟辅助无数据辅助，无时钟辅助等几类，时钟同步算法可分为闭环时钟同步算法和开环时钟同步算法两类，其中闭环结构算法包括：Gardner时钟同步算法，I/Q-GAD法；开环结构算法包括相位与时钟联合估计算法等，上述各同步环节会相互影响，如何有效的将这些算法结合起来，如何安排各同步模块的位置构成一个稳定、高性能的总体同步系统就需要对整个系统的方案组合做出选择。

目前用的比较多的解调同步系统主要有解调同步系统1和解调同步系统2，其中，请参考图4，解调同步系统1为在低信噪比的时候容易存在系统同步环路无法同步收敛，而且在突发信号的情况下，如果收敛时间过长会影响到解调判决结果；请参考图5，解调同步系统2的相位联合时钟估计结果存在的相位模糊和的时钟模糊，如果要消除掉这种模糊，相应的会增加模块设计，这就增加了系统的资源和功耗，另外解调同步系统2在滚降系数很小的时候，估计出相位误差不精确，以上系统都采用的是闭环处理，实现方法都很复杂，而且各个模块之间相互制约比较大。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，由于现有的OQPSK突发信号的同步解调系统各同步环节会相互影响，收敛时间过长会影响到解调判决结果，存在相位模糊，解决需要增加模块，且采用的是闭环处理，实现方法都很复杂，而且各个模块之间相互制约比较大，所以，现有的OQPSK突发信号的同步解调系统存在实现方法复杂，而且各个模块之间影响大，在低信噪比条件下解调性能不好，同时在突发信号模式下适用性较差的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种OQPSK突发信号的多路并行同步解调方法，解决了现有的OQPSK突发信号的同步解调系统存在实现方法复杂，而且各个模块之间影响大，在低信噪比条件下解调性能不好，同时在突发信号模式下适用性较差的技术问题，实现了相对与传统的闭环解调方法来说独特的开环结构不用担心在突发信号下环路是否收敛等问题，实时性更高，同时降低了硬件实现的复杂度，并且在信噪比比较低的时候，只需找到信号的起始位置，就可以正确解调出信号，且误码性能增强了的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种OQPSK突发信号的多路并行同步解调方法，所述方法包括：

步骤A：接收OQPSK突发信号并进行载波频偏消除处理；

步骤B：将所述步骤A中载波频偏消除处理后的信号进行载波相位同步处理；

步骤C：将所述步骤B处理后的信号进行时钟同步处理；

步骤D：将所述步骤C时钟同步处理后获得的多路硬判决解调结果分别与本地训练序列进行匹配相关；

步骤E：对多路匹配相关后的结果根据门限值进行选路处理，分别找出相关值最大路所对应的载波相位值和位定时值；

步骤F：根据步骤E得到的所述载波相位值和位定时值，从时隙的起始位置开始从解调缓冲器中取出所述载波相位值和位定时值所对应的解调信号，所述解调信号为最优解调结果。

进一步的，所述步骤A进行载波频偏消除处理具体包括：先将本地已知的训练序列与信道估计进行卷积得到训练序列的估计值，再将所述估计值和接收到的信号进行相乘处理，并将相乘后的结果进行求和运算，最后将求和运算后的结果进行求辐角运算得到频偏估计值。

进一步的，所述步骤B进行载波相位同步处理具体包括：将步骤A中进行频率校正后的I路和Q路接收信号分别与本地产生的相位为的载波进行加减乘法运算，其中本地载波相位以为间隔对0到进行遍历，从0到分为n份，n=2,k=0~n-1，为大于等于1的自然数，当本地产生的载波相位与接收信号的载波相位一致时，加减乘法运算的结果为发射端的基带I、Q信号。

进一步的，所述进行时钟同步处理具体包括：

产生j个不同初始相位的本地码钟，其中，所述j为大于等于1的正整数；

利用所述j个不同初相的码钟分别对基带信号数据进行OQPSK硬判决解调，得到多路解调结果；

将所述多路解调结果进行缓存。

进一步的，所述步骤D将多路硬判决解调结果分别与本地训练序列进行匹配相关处理具体包括：将多路硬判决解调的码序列与本地已知的码序列进行积分累加运算得到相关值，当多路硬判决解调的码序列与本地已知的码序列相同时，相关值最大。

进一步的，所述步骤E：对多路匹配相关后的结果根据门限值进行选路处理，分别找出相关值最大路所对应的载波相位值和位定时值具体包括：

E1: 将m路相关结果进行门限判决,将大于等于门限值的相关结果保留，并且将位定时信息和载波相位信息以及相关结果存入RAM中，将小于门限值的相关结果去掉，不同码序列对应的门限判决值不同；

E2:在保留下来的N路相关结果中通过比较得到最大的相关值；

E3:统计N路中每个载波相位通道出现最大相关值的次数；

E4: 统计N路中每个位定时通道出现最大相关值的次数；

E5: 分别找出出现最大相关值次数最多的5路载波相位通道和位定时通道；

E6: 根据5路载波相位通道和位定时通道，根据一定的判断条件得到最佳的载波相位和位定时值。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了首先进行载波频偏消除处理，然后进行载波相位同步处理，然后进行时钟同步处理，然后将多路硬判决解调结果分别与本地训练序列进行匹配相关，然后对多路匹配相关后的结果根据门限值进行选路处理，分别找出相关值最大路所对应的载波相位值和位定时值，最后根据得到的所述载波相位值和位定时值，从时隙的起始位置开始从解调缓冲器中取出所述载波相位值和位定时值所对应的解调信号，所述解调信号为最优解调结果的技术方案，所以，有效解决了现有的OQPSK突发信号的同步解调系统存在实现方法复杂，而且各个模块之间影响大，在低信噪比条件下解调性能不好，同时在突发信号模式下适用性较差的技术问题，进而实现了相对与传统的闭环解调方法来说独特的开环结构不用担心在突发信号下环路是否收敛等问题，实时性更高，同时降低了硬件实现的复杂度，并且在信噪比比较低的时候，只需找到信号的起始位置，就可以正确解调出信号，且误码性能增强了的技术效果。

附图说明

图1是本申请实施例一中同步解调方法的流程图；

图2是本申请实施例一中将多路硬判决解调结果分别与本地训练序列进行匹配相关的实现示意图；

图3是本申请实施例一中同步解调方法的信号流程示意图；

图4是本申请实施例一中现有同步解调系统1的示意图；

图5是本申请实施例一中现有同步解调系统2的示意图。

具体实施方式

本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：

采用了首先进行载波频偏消除处理，然后进行载波相位同步处理，然后进行时钟同步处理，然后将多路硬判决解调结果分别与本地训练序列进行匹配相关，然后对多路匹配相关后的结果根据门限值进行选路处理，分别找出相关值最大路所对应的载波相位值和位定时值，最后根据得到的所述载波相位值和位定时值，从时隙的起始位置开始从解调缓冲器中取出所述载波相位值和位定时值所对应的解调信号，所述解调信号为最优解调结果的技术方案，所以，有效解决了现有的OQPSK突发信号的同步解调系统存在实现方法复杂，而且各个模块之间影响大，在低信噪比条件下解调性能不好，同时在突发信号模式下适用性较差的技术问题，进而实现了相对与传统的闭环解调方法来说独特的开环结构不用担心在突发信号下环路是否收敛等问题，实时性更高，同时降低了硬件实现的复杂度，并且在信噪比比较低的时候，只需找到信号的起始位置，就可以正确解调出信号，且误码性能增强了的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一：

在实施例一中，提供了一种OQPSK突发信号的多路并行同步解调方法，请参考图1-图5，所述方法包括：

步骤A：接收OQPSK突发信号并进行载波频偏消除处理；

步骤C：将所述步骤B处理后的信号进行时钟同步处理；

其中，在本申请实施例中，所述接收OQPSK突发信号并进行载波频偏消除处理具体包括：先将本地已知的训练序列与信道估计进行卷积得到训练序列的估计值，再将所述估计值和接收到的信号进行相乘处理，并将相乘后的结果进行求和运算，最后将求和运算后的结果进行求辐角运算得到频偏估计值。

其中，在本申请实施例中，所述步骤B将所述步骤A中载波频偏消除处理后的信号进行载波相位同步处理具体包括：将步骤A中进行频率校正后的I路和Q路接收信号分别与本地产生的相位为的载波进行加减乘法运算，其中本地载波相位以为间隔对0到进行遍历，从0到分为n份，n=2,k=0~n-1，为大于等于1的自然数，当本地产生的载波相位与接收信号的载波相位一致时，加减乘法运算的结果为发射端的基带I、Q信号。

其中，在实际应用中，所述步骤A具体为:接收到的信号为：

（1）

通过本地已知训练序列与信道估计进行卷积得到训练序列估计值为：

（2）

在将这两个序列做乘法，得到：

（3）

对上式3求和，忽略噪声项，则有

（4）

可以证明，在N为奇数或偶数的时候，上式结果的后半项的结果都是实数。因此就的副角就可以得到的估计值，即：

（5）

其中，在本申请实施例中，所述进行载波相位同步处理具体包括：

因为本申请实施例的系统中中频接收到的信号为零中频信号，对于OQPSK信号经频偏校正后的信号为：

(6)

(7)

其中、分别表示接收端经步骤A频偏校正后的I和Q路信号，、为发射端的基带码信号，为残留的载波相位。

本地产生相位为的载波：

（8）

将接收端的I、Q信号与本地的载波进行如下运算：

（9）

（10）

如果本地产生的载波相位和接收信号的载波相位一致即，式（9）和式（10）可以化简为：

(11)

(12)

即：

(13)

(14)

这样就可以得到发射端的基带I、Q信号，在该系统中对本地载波相位以为间隔对0到进行遍历，这2个采样间隔一定能覆盖到接收到的载波相位。从0到分为n份，n=2,k=0~n-1。当然n越大，则结果越精确。

其中，在本申请实施例中，所述进行时钟同步处理具体包括：

将所述多路解调结果进行缓存。

其中，在实际应用中，根据本地产生的不同码钟对步骤B得到的基带I,Q信号进行硬判决解调，并将各路的解调结果进行缓存，所述步骤C进一步包括：

C1: 产生j个不同初始相位的本地码钟；

C2: j个不同初相的码钟分别对2路I、Q数据进行OQPSK硬判决解调，得到多路解调结果，m=1~；

C3: 将多路解调结果进行缓存。

其中，在本申请实施例中，请参考图2，将多路硬判决解调结果分别与本地训练序列进行匹配相关具体包括：

图2中为分别为多路硬判决解调的码序列，为本地已知的码序列，将和进行积分累加相关其相关值为：

（15）

为码序列的长度，在该系统中不同状态下P值不同，当和相同时，相关值最大。

其中，在本申请实施例中，所述步骤D将多路硬判决解调结果分别与本地训练序列进行匹配相关处理具体包括：将多路硬判决解调的码序列与本地已知的码序列进行积分累加运算得到相关值，当多路硬判决解调的码序列与本地已知的码序列相同时，相关值最大。

其中，在本申请实施例中，所述步骤E：对多路匹配相关后的结果根据门限值进行选路处理，分别找出相关值最大路所对应的载波相位值和位定时值具体包括：

E2:在保留下来的N路相关结果中通过比较得到最大的相关值；

E3:统计N路中每个载波相位通道出现最大相关值的次数；

E4: 统计N路中每个位定时通道出现最大相关值的次数；

其中，在实际应用中，可以分别找出出现最大相关值次数最多的多路载波相位通道和位定时通道，路数并不具体进行限定。

其中，在本申请实施例中，根据步骤E的到的最佳载波相位和位定时值，从时隙的起始位置开始从解调缓冲器中取出最佳载波相位和位定时值所对应的解调信号，此解调信号为最优解调结果。

下面举例对本申请中的一种OQPSK突发信号的多路并行同步解调方法进行介绍：

在实际应用中将OQPSK突发信号的多路并行同步解调方法在海事卫星电话中成功运用。整个算法程序在FPGA里面实现。接收端的信号，先进行去直流，幅度归一化等处理后在根据，步骤A---步骤B----步骤C----步骤D----步骤E----步骤F，得到最终解调信号。

其中，进行步骤A频偏消除后，得到了偏差在100Hz误差范围内的I,Q零中频信号。

步骤B将本地载波信号相位分为18路分别与消除了频差后的中频信号进行下变频处理得到基带的I,Q信号。

步骤C将本地产生的相位不同的8路码钟，分别对18路基带的I,Q信号进行硬判决得到144路解调信号。

步骤D将144路解调结果分别和本地标准的训练序列进行匹配相关。

步骤E将144路匹配相关结果根据各种突发信号设定的门限值进行选路处理，找出相关值最大的那路信号所对应的载波相位值和码钟相位值。

步骤F根据步骤E得到的载波相位值和码钟相位值，从缓存的144路解调信号中找出该载波相位值和码钟相位值所对应的那路解调结果，技术效果：在海事卫星电话用该方法得到解调信号的接收灵敏度为-114dbm,误码率为。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种OQPSK突发信号的多路并行同步解调方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤A：接收OQPSK突发信号并进行载波频偏消除处理；

步骤C：将所述步骤B处理后的信号进行时钟同步处理；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A进行载波频偏消除处理具体包括：先将本地已知的训练序列与信道估计进行卷积得到训练序列的估计值，再将所述估计值和接收到的信号进行相乘处理，并将相乘后的结果进行求和运算，最后将求和运算后的结果进行求辐角运算得到频偏估计值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B进行载波相位同步处理具体包括：将步骤A中进行频率校正后的I路和Q路接收信号分别与本地产生的相位为θ_k的载波进行运算，其中本地载波相位以为间隔对0到2π进行遍历，θ_k从0到2π分为n份，n＝2l,k＝0～n-1，l为大于等于1的自然数，当本地产生的载波相位与接收信号的载波相位一致时，运算的结果为发射端的基带I、Q信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行时钟同步处理具体包括：产生j个不同初始相位的本地码钟，其中，所述j为大于等于1的正整数；

将所述多路解调结果进行缓存。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D将多路硬判决解调结果分别与本地训练序列进行匹配相关处理具体包括：将多路硬判决解调的码序列与本地已知的码序列进行积分累加运算得到相关值，当多路硬判决解调的码序列与本地已知的码序列相同时，相关值最大。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤E：对多路匹配相关后的结果根据门限值进行选路处理，分别找出相关值最大路所对应的载波相位值和位定时值具体包括：

E1:将m路相关结果进行门限判决,将大于等于门限值的相关结果保留，并且将位定时信息和载波相位信息以及相关结果存入RAM中，将小于门限值的相关结果去掉，不同码序列对应的门限判决值不同；

E2:在保留下来的N路相关结果中通过比较得到最大的相关值；

E3:统计N路中每个载波相位通道出现最大相关值的次数；

E4:统计N路中每个位定时通道出现最大相关值的次数；

E5:通过比较E3,E4中最大相关值的次数分别找出出现最大相关值次数最多的5路载波相位通道和位定时通道；

E6:根据5路载波相位通道和位定时通道，根据最优法则进行判定得到最佳的载波相位和位定时值。