[发明专利]四相移相键控信号的定时同步及相位/频率校正

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统，具体地说，本发明涉及四相移相键控(QPSK)信号的数字解调。

背景技术

采用跟踪环方案可以实现QPSK信号的数字解调。跟踪环产生再取样定时，并且还用于从输入的数据符号中消除频率和相位偏移，也称为残余频率和相位。通常，该系统一次对一个新的取样对进行操作。该系统采用反馈环路跟踪和校正输入数据流中的定时，频率和相位偏移。

这些反馈环路需要仔细设定的跟踪环增益。另外，它们需要反馈环路有时间将其锁定的捕获周期。这种已知的系统需要在每个新数据发送的开始使用相对长的报头，以便提供用于锁定的反馈环路时间。该已知系统通常还使用可能导致增加误差率的定位环路量度(通常在几个数据取样的范围)来估算定时，频率和相位。此外，由于跟踪环中使用的本地判定，在数字信号处理器芯片中实现该系统限制了该系统可运行的处理速度。

因此，需要一种克服这些缺陷的数字解调QPSK信号的方法和装置。

发明内容

用于数字解调QPSK信号的方法和装置可包括在多个预定定时的假设下对数字化取样的数据子帧(data burst)再取样的第一部分。确定每个假设的最大功率。将具有最大功率的假设用于内插再取样定时估算。然后用再取样定时估算对数据子帧再取样。然后通过对复数I/Q对(Z＝I+J^*Q)两次平方来消除再取样数据子帧的调制。该Z⁴数据表示是Z数据的频率和相位四倍的频率和相位。然后对消除了调制的数据进行线性调频Z(chirp-Z)变换以便将数据转到频域。

然后确定线性调频Z数据变换的数据集的频谱功率。确定并平方第内插最高频谱功率。该内插值是残余解调频率的四倍。

通过用以负4倍旋转残余频率(四倍于在反向旋转的频率)的数据矢量对Z⁴数据去旋(derotate)来估算数据的相位。用于去旋的矢量的起始相位为0和幅度为1。将得到的去旋复数数据在该数据集的范围相加。得到的总和的反正切是所期望的起始相位的4倍。然后使用频率估算和相位估算对再取样数据去旋和移相，得到定时，频率和相位校正的再取样数据。

线性调频Z变换在用于估算QPSK解调中的残余频率时能够提供很多优点。QPSK信号的数字解调通常采用频率估算消除来自输入数据符号信息的残余频率。通常使用快速傅立叶变换(FFT)或一系列小重叠FFT执行该估算。

本发明的一个实施例将线性调频Z变换方案用于处理频率估算，它提供了三种优于FFT和直接傅立叶变换(DFT)方案的主要优点。

1)可以指定执行该估算的任意频率范围。而FFT则需要频率范围等于从-Fs/2到Fs/2的取样率(Fs)。

2)可以指定任意数量的频率估算点(并且因此产生任意频率估算解)。而FFT则需要频率估算点的数量等于输入点的数量(N)。因此在FFT中，频率估算分解定为Fs/N个。

3)与DFT处理(具有与线性调频Z变换估算相同的灵活性)相比较，线性调频Z变换估算器的运算对97点估算比DFT快5.6倍，对193点估算比DFT快9.7倍，对385点估算比DFT快17.8倍。

附图说明

本发明的这些和其它特征，目的及优点将通过下面结合附图的详细描述变得显而易见，图中相同的部分始终用相同的参考标号标出。

图1是表示基于卫星的通信系统的方框图；

图2是接收器的方框图；以及

图3是解释用于解调QPSK信号的过程和装置的示意图。

具体实施方式

图1是说明实施本发明的实例系统的方框图。图1中的系统通过卫星链路提供高速，可靠的因特网通信业务。

特别是，在图1中，内容服务器100耦合到因特网102，因特网102又耦合到中枢站(hub station)104，以使中枢站104能够从内容服务器100请求和接收数字数据。中枢站104还通过卫星106与多个远程单元108A-108N通信。例如，中枢站104通过前向上行链路110向卫星106发射信号。卫星106从前向上行链路110接收信号并且通过前向下行链路112将这些信号转发。前向上行链路110和前向下行链路112统称为前向链路。远程单元108A-108N监视包含前向链路的一个或多个信道，以便从中枢站104接收指定的远程单元并且广播消息。