CN107682294A - 一种基于FPGA的高速16apsk信号的相位模糊校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的高速16apsk信号的相位模糊校正方法。该相位校正方法是在对中频输入信号进行采样、数字下变频及同步的基础上进行的，其通过帧同步中相关峰值的实部虚部关系估计出相位模糊值，再进行相位模糊校正。本发明已成功应用在码速率为800Mbps的16apsk调制解调器中。

Description

一种基于FPGA的高速16apsk信号的相位模糊校正方法
技术领域
本发明涉及无线电测控和通信领域中一种基于FPGA的高速16apsk信号的相位模糊校正方法，该方法对APSK高阶调制方式在卫星通信、航空测控等领域的应用具有重要意义。
背景技术
随着信息技术、通信技术的快速发展及航空、航天技术的进步，人们对信息量的需求也越来越大，各个领域对信息量及信息的传输速率提出了越来越高的要求，因此，在带宽资源受限的今天，如APSK等高阶调制方式发挥的作用越来越明显，DVB-S2系统已经采用16/32-apsk信号作为它的一种重要调制方式，而64-APSK也是欧空局MHOMS项目的重点研究调制方式之一。然而，若接收端采用相干解调方式，则在载波恢复的过程中，可能出现相位模糊的问题，如4-12-apsk(16-apsk)，可能存在12相模糊。相位模糊将导致解调后的数据比特翻转，降低系统的可靠性。目前，一种广泛采用克服接收端相位模糊问题的解决方法是在发射端采用差分码相位调制，而在接收端使用差分检测进行解调，因不必恢复载波，从而消除了相位模糊的影响，但会造成2～3dB的性能损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于解决上述背景技术中采用16apsk调制解调体制，相干解调时会出现相位模糊的问题，提出一种基于FPGA的高速16apsk信号的相位模糊校正方法。本发明具有不增加设备复杂度，适于现有硬件水平实现、不降低系统性能的特点。
本发明所要解决的技术问题由以下技术方案实现：
一种基于FPGA的高速16apsk信号的相位模糊校正方法，包括以下步骤：
(1)对中频16apsk信号进行A/D采样，并对采样后的信号进行数字下变频及数字匹配滤波，得到I、Q两路数字基带信号；
(2)对I、Q两路数字基带信号依次进行定时同步、载波同步以及帧同步处理，得到相关峰的实部和虚部及帧同步基带信号；
(3)根据步骤(2)相关峰的实部虚部关系，估计出相位模糊值，依据相位模糊值对帧同步基带信号进行相位模糊校正；
(4)对相位模糊校正后的帧同步基带信号进行均衡、解调及译码得到比特信息。
其中，步骤(3)包括以下步骤：
(301)根据相关峰的实部、虚部利用CORDIC算法，计算相位模糊值；
(302)利用相位模糊值通过基于查找表的方式，得到正交的正余弦信号；
(303)根据步骤(301)和(302)的硬件延时，将帧同步基带信号进行相应延时；
(304)将步骤(303)的延时后的帧同步基带信号与步骤(302)的正余弦信号进行混频，完成相位模糊校正。
本发明与背景技术相比具有如下优点：
1.本发明适于现有硬件水平实现；
2.本发明不增加设备复杂度，不降低系统性能；
附图说明
图1是本发明原理方框图。
图1中输入信号为中频模拟信号，1为A/D转换模块，2为正交数字下变频模块，3为同步模块(包括符号定时同步、载波同步以及数据帧同步)，4为相位模糊校正模块，5为均衡/解调/译码模块。
图2是本发明相位模糊校正原理框图。
图2中401为相位模糊估计模块，402为NCO模块，403为基带数据延时模块，404为正交混频模块。
具体实施方式
下面，结合图1和图2具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明包括以下步骤：
(1)对中频16apsk信号进行A/D采样，并对采样后的信号进行数字下变频及数字匹配滤波，得到I、Q两路数字基带信号；
(2)对I、Q两路数字基带信号依次进行定时同步、载波同步以及帧同步处理，得到相关峰的实部和虚部及帧同步基带信号；
(3)根据步骤(2)相关峰的实部虚部关系，估计出相位模糊值，依据相位模糊值对帧同步基带信号进行相位模糊校正；
(4)对相位模糊校正后的帧同步基带信号进行均衡、解调及译码得到比特信息。
其中，步骤(3)包括以下步骤：
(301)根据相关峰的实部、虚部利用CORDIC算法，计算相位模糊值；
(302)利用相位模糊值通过基于查找表的方式，得到正交的正余弦信号；
(303)根据步骤(301)和(302)的硬件延时，将帧同步基带信号进行相应延时；
(304)将步骤(303)的延时后的帧同步基带信号与步骤(302)的正余弦信号进行混频，完成相位模糊校正。
具体实施例如下：
如图1，一种基于FPGA的16apsk信号的相位模糊校正方法，包括以下步骤：
(1)A/D转换模块对接收到的中频16apsk信号进行A/D采样；
(2)正交数字下变频模块对采样后的信号进行数字下变频及匹配滤波，得到I、Q两路数字基带信号；
(3)同步模块对数字基带信号依次进行定时同步、载波同步以及帧同步处理，得到相关峰的实部和虚部及帧同步基带信号，其中，为保证后续的相位模糊估计精度，帧同步具体实现时做如下处理：
a)将169bit 13位Barker码按8位进行量化，倒序存贮于本地*.coe文件中；
b)将基带I、Q信号进行归一化操作，保留8位；
c)通过ISE fir IP核，分别将b)中归一化的I、Q信号与a)中本地存贮的Barker码做滤波(即相关)处理，相关结果为22位；
d)通过c)中I、Q两路相关峰计算复相关，若相关峰值大于预设门限，则输出帧同步标志，和相关峰值的实部、虚部，并进行后续信号处理，否则继续等待；
(4)相位模糊校正模块根据步骤(3)得到相关峰的实部虚部，据此估计相位模糊并进行校正，如图2，具体步骤如下：
(401)相位模糊估计模块根据相关峰的实部和虚部利用CORDIC算法，计算相位模糊值；
(402)NCO模块利用相位模糊值通过基于查找表的方式，输出正交的正余弦信号；
(403)基带数据延时模块根据步骤(401)、(402)硬件延时，将帧同步基带信号通过移位寄存器进行相应延时；
(404)正交混频模块将步骤(403)的延时后的帧同步基带信号与步骤(402)的正余弦信号混频，完成相位模糊校正。
(5)均衡/解调/译码模块对相位模糊校正后的信号进行均衡、解调及译码得到比特信息。
除上述实施步骤外，本发明还可以有其他实施方式，且不限于本发明的步骤顺序。凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于FPGA的高速16apsk信号的相位模糊校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对中频16apsk信号进行A/D采样，并对采样后的信号进行数字下变频及数字匹配滤波，得到I、Q两路数字基带信号；
(2)对I、Q两路数字基带信号依次进行定时同步、载波同步以及帧同步处理，得到相关峰的实部和虚部及帧同步基带信号；
(3)根据步骤(2)相关峰的实部和虚部关系，估计出相位模糊值，依据相位模糊值对帧同步基带信号进行相位模糊校正；
(4)对相位模糊校正后的帧同步基带信号进行均衡、解调及译码得到比特信息。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的高速16apsk信号的相位模糊校正方法，其特征在于，步骤(3)包括以下步骤：
(301)根据相关峰的实部和虚部利用CORDIC算法，计算相位模糊值；
(302)利用相位模糊值通过基于查找表的方式，得到正交的正余弦信号；
(303)根据步骤(301)和(302)的硬件延时，将帧同步基带信号进行相应延时；
(304)将步骤(303)的延时后的帧同步基带信号与步骤(302)的正余弦信号进行混频，完成相位模糊校正。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108736958A (zh) * 2018-05-21 2018-11-02 电子科技大学 一种适用于星载环境下的uat接收系统
CN110311740A (zh) * 2019-06-10 2019-10-08 北京信息科技大学 一种基于1bit量化的相位模糊检测校正方法
CN110808772A (zh) * 2019-11-26 2020-02-18 上海航天测控通信研究所 用于近月空间通信的接收机的基带信号处理方法及装置
CN112804178A (zh) * 2020-12-29 2021-05-14 中国人民解放军国防科技大学 高速数据传输中的联合帧同步及载波相位模糊值解决方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102045832A (zh) * 2010-12-02 2011-05-04 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种高速突发解调同步装置
CN104852876A (zh) * 2015-05-18 2015-08-19 中国航空无线电电子研究所 一种航空无线突发通信系统
WO2017145209A1 (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 通信装置及び通信方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102045832A (zh) * 2010-12-02 2011-05-04 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种高速突发解调同步装置
CN104852876A (zh) * 2015-05-18 2015-08-19 中国航空无线电电子研究所 一种航空无线突发通信系统
WO2017145209A1 (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 通信装置及び通信方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨豪: ""测控链路中高速OQPSK 解调技术分析"", 《无线电通信技术》 *
王晓洪: ""应用于卫星通信的OQPSK的载波相位估计和解调方法"", 《通信技术》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108736958A (zh) * 2018-05-21 2018-11-02 电子科技大学 一种适用于星载环境下的uat接收系统
CN108736958B (zh) * 2018-05-21 2021-03-30 电子科技大学 一种适用于星载环境下的uat接收系统
CN110311740A (zh) * 2019-06-10 2019-10-08 北京信息科技大学 一种基于1bit量化的相位模糊检测校正方法
CN110311740B (zh) * 2019-06-10 2021-08-31 北京信息科技大学 一种基于1bit量化的相位模糊检测校正方法
CN110808772A (zh) * 2019-11-26 2020-02-18 上海航天测控通信研究所 用于近月空间通信的接收机的基带信号处理方法及装置
CN112804178A (zh) * 2020-12-29 2021-05-14 中国人民解放军国防科技大学 高速数据传输中的联合帧同步及载波相位模糊值解决方法

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