一种非数据辅助的OQPSK信号闭环载波同步方法

摘要

本发明提供一种非数据辅助的OQPSK信号闭环载波同步方法，利用OQPSK信号的平方谱特性，采用一种基于平方谱估计的载波频偏粗估计算法，可以有效地减小信号的频率范围。载波同步环路采用一种点积叉积鉴频器与鉴相器相结合的交叉环结构，可同时保证载波同步的速度和精度。环路滤波器采用比例积分滤波器，使得同步环路为二阶环路，在直流增益为无穷大且频偏为常数的情况下，能够实现稳定的环路动态响应。采用上述方案，在平方谱频偏粗估计的基础上，将点积叉积鉴频器与鉴相器联合使用，可以准确估计出频偏，保证载波同步的精度和速度，能够满足通信系统的需求。

主权项

一种非数据辅助的OQPSK信号闭环载波同步方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：设接收信号为s(t)＝I(t)cos(ω_ct+θ)+Q(t)sin(ω_ct+θ)，本地载波信号为本地振荡器(VCO)的输出信号v(t)＝cos(ω₀t+θ₀)，则与接收信号s(t)进行正交解调的上下两路信号分别为与载波同相的同相信号v₁(t)＝cos(ω₀t+θ₀)和与载波相位相差90°的正交信号v₂(t)＝sin(ω₀t+θ₀)，接收信号s(t)分别与两路正交的信号v₁(t)和v₂(t)在混频器中进行正交解调，得到两路正交的解调信号和其中v₃(t)为同相分量，v₄(t)为正交分量；步骤2：两路正交的解调信号分别经过低通滤波器后，低通滤波后的两路信号分别为同相分量v₅(t)和正交分量v₆(t)，如公式1和公式2所示:公式1：及公式2：其中Δω＝ω₀‑ω_c，Δθ＝θ₀‑θ；步骤3：低通滤波后的同相分量v₅(t)和正交分量v₆(t)分别分两路进入平方谱频偏粗估计模块进行频偏粗估计，首先对信号进行平方运算，然后进行快速傅里叶变换，得到信号的平方谱，对平方谱进行分析，搜索其极大值点，可获得平方谱突出谱线的位置α；已知信号传输速率为f_T，根据突出谱线α算出频偏范围f_C，如果有两条突出谱线α₁和α₂，并且α₁＜0＜α₂，则频偏范围为如果只有一条谱线α，若α＜0，则此时的频偏为 负，频偏范围为若α＞0，则此时的频偏为正，频偏范围为步骤4：将低通滤波后的同相分量v₅(t)和正交分量v₆(t)与步骤3得到的频偏范围f_C分别送入点积叉积鉴频器和鉴相器模块进行频偏精估计，首先分别将v₅(t)和v₆(t)两路信号延时一个符号周期T_b，得到v₅(t‑1)和v₆(t‑1)两路信号，然后对v₅(t)、v₅(t‑1)、v₆(t)和v₆(t‑1)四路信号进行点积叉积运算：定义点积为Dot(t)＝v₅(t‑1)v₅(t)+v₆(t‑1)v₆(t)，定义叉积为Cross(t)＝v₅(t‑1)v₆(t)‑v₆(t‑1)v₅(t)，令Dot'(t)＝Dot(t)‑Cross(t)，Cross'(t)＝Dot(t)+Cross(t)，则鉴频器的输出即频率误差为ef(t)＝sgn(Dot'(t))Cross(t)‑Dot'(t)sgn(Cross(t))≈K₁Δωt+C₁；将v₅(t)和v₆(t)两路信号送入鉴相器，直接计算得到鉴相器的输出即相位误差为步骤5：将点积叉积鉴频和鉴相器输出的频率误差ef(t)和相位误差dp(t)进行复合运算，得到误差控制量v_d(t)＝ef(t)+dp(t)，将误差控制量v_d(t)送入环路滤波器滤除高频分量，环路滤波器产生误差电压信号控制本地振荡器产生本地载波信号v(t)。步骤6：重复步骤1至步骤5，使步骤4获得频率误差与相位误差趋于零，即完成载波同步过程，实现了载波频偏的准确估计。