[发明专利]一种用于卫星通信系统的香农极限编码GMSK解调方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，具体地涉及一种用于卫星通信系统的香农极限编码GMSK解调方法。 

背景技术

GMSK信号的包络恒定、相位连续，因此具有很多显著的优点，如射频功放可以工作在饱和区，充分利用发射机功率；对衰落环境不太敏感，邻道干扰较小等，因此在无线和卫星移动通信系统中得以成功应用。与中低轨道卫星相比，静止轨道卫星具有覆盖面大的优点，但是由于传输距离的增加所引起的传输损耗也大大增加，就现有制造工艺和技术水平而言，通信卫星有效载荷的EIRP值和G/T值都比较小，因此静止轨道卫星通信系统是一个典型的功率受限系统，提高功率利用率是非常迫切的要求。使用强有力的信道纠错编码是提高功率利用率的主要手段，目前香农极限码被广泛应用于各种通信系统中，比较典型的香农极限码有：并行级联卷积码(PCCC)、串行级联卷积码(SCCC)和低密度校验码(LDPC)等，这些码字都有着非常好的纠错性能，逼近香农极限。因此，香农极限码和GMSK调制相结合的方案是一种比较适合于卫星通信系统的传输体制。 

在卫星通信系统中，多普勒频移是影响通信性能的主要因素之一，多普勒频移是由于地球站(例如机载站、车载站)的移动或者卫星的漂移产生的。Ka频段具有频谱可用率高、潜在干扰小和设备体积小等优点，将成为未来卫星通信的主流和军事卫星通信发展的必然趋势。然而由于Ka频段频率很高，此时的多普勒频移问题将非常严重，有可能远远超过符号速率，这就要求接收机具有捕获和跟踪大多普勒频移的能力。多普勒频移越大，其接收信号的不确定性范围越大，这就要求接收机抗混叠滤波器的带宽必须足够大，使得信号不失真通过，此时将引入大量噪声，从而导致接收信号的信噪比相对降低。另外，香农极限编码GMSK信号的解调信噪比门限较低，因此，低信噪比将成为接收信号的最主要特征。 

发明内容

本发明提供了一种适用于卫星通信系统的香农极限编码GMSK解调器，能够完成对低信噪比和大多普勒频移条件下编码GMSK信号的解调。为了实现发明目的，本发明提出的方法包 括： 

1、首先采用自适应前向预测误差滤波器进行超过符号速率的多普勒频移的初始捕获，并根据估计出的值对接收信号进行频率校正，将剩余频差减小到一个比较小的范围内。 

2、其次采用基于FFT的联合帧同步和频偏估计方法捕获剩余频差，进一步减小频差至锁相环PLL可以捕获的范围内。 

3、最后在信道迭代译码过程中，利用译码器输出的信道码字硬判决符号与判决反馈锁相环PLL结合迭代跟踪多普勒频移的变化，并同时更新待译码序列，提高系统误码率性能。 

具体地，根据本发明的一个方面，提供一种用于卫星通信系统的香农极限编码GMSK解调方法，包括如下步骤： 

步骤一：接收信号经过宽带抗混叠滤波器后，经过A/D变换为数字采样信号； 

步骤二：采用自适应前向预测误差滤波器进行超过符号速率的多普勒频移的初始捕获，并设置数控振荡器NCO的初始值对接收信号进行频率校正； 

步骤三：校频输出经过低通滤波器LPF1滤波后，采用基于FFT的联合帧同步和频偏估计方式捕获剩余频差，并更新数控振荡器NCO的值，其中，所述低通滤波器LPF1的带宽远小于所述宽带抗混叠滤波器的带宽； 

步骤四：在信道迭代译码过程中，利用译码器输出的信道码字硬判决符号与判决反馈锁相环PLL结合迭代跟踪多普勒频移的变化，并同时更新待译码序列。 

优选地，在所述步骤四中，所述跟踪多普勒频移的步骤包括子步骤：根据环路滤波器输出更新数控振荡器NCO的值。 

优选地，在所述步骤二中，所述自适应前向预测误差滤波器按照频率步进Δf_d为单位进行扫频，计算出每个频率点的判决变量D，选取判决变量D最大值对应的频率点作为多普勒频移的初始估计的值。 

优选地，所述判决变量D为： 

D=Σk=1p|wk|2]]>