[发明专利]一种低复杂度并行的载波恢复系统及其方法

说明书

本发明公开了一种低复杂度并行的载波恢复系统及其方法，系统包括：乘法模块、鉴相模块、环路滤波模块、平滑处理模块、相位补偿模块和数控振荡模块。本发明方法的步骤包括：输入信号；生成查找表；解旋转相位；单路鉴相；环路滤波；产生第一路补偿相位；对频偏估计值进行平滑处理；产生第一路正弦值和余弦值；产生补偿相位值；对查找表复用产生正弦值和余弦值；复用终止条件；输出正弦值和余弦值；恢复载波。本发明采用平滑处理的方式，降低了载波恢复的稳态相位误差；同时采用复用查找表的方式，降低了载波恢复过程中产生正弦值和余弦值的运算复杂度，减少了工程实现中的硬件资源占用。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及数字通信技术领域中的一种低复杂度并行的载波恢复系统和方法。本发明利用并行的载波恢复系统来处理卫星通信、数传等领域中高速并行解调系统的载波频率偏差问题。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，各领域对信息传输速率提出的要求越来越高，传统的串行结构解调系统难以应付如此高的处理速度，高速并行解调系统受到广泛的研究，并行结构成为高速解调系统的首选。在高速解调系统的研究中，其关键技术之一是载波恢复。由于发送端与接收端的晶振不同步，以及多普勒效应，会造成发送端与接收端之间存在频偏，使接收端信号星座图发生旋转和歪斜。因此，接收端需要提供一个与发送端调制载波同频同相的载波，这种获取载波的过程称为载波恢复。现有的并行载波恢复通常是全并行处理或者将系统中部分模块，如鉴相器、数控振荡器并行处理。

西安空间无线电技术研究所在其申请的专利文献“一种高速并行8PSK载波恢复系统及恢复方法”(申请号：CN200910180339.3，公开号：CN101674272B)中提出了一种高速并行8PSK载波恢复系统和方法。该系统包括并行乘法器、并行鉴相器模块、环路滤波器模块和并行数控振荡器模块。并行鉴相器模块和并行数控振荡器模块均由多个串行结构组成，但是，该系统仍然存在的不足之处是，由于构建并行鉴相器和并行数控振荡器模块，需要较多的串行鉴相器和数控振荡器，在工程实际中占用硬件资源较高。该方法的步骤是，第一，将接收的数据分别与并行数控振荡器输出的恢复载波相乘；第二，将相乘后的结果分别送入并行鉴相器生成多路鉴相误差，再多路求和得到总的鉴相误差；第三，将总的鉴相误差输入给环路滤波器，环路滤波器滤出鉴相误差中的高频分量，输出控制信号；第四，控制信号通过并行数控振荡器输出恢复载波；第五，将新的恢复载波与接收数据相乘，实现并行载波恢复环路。该方法误差抖动较小，入锁性能较好，但是，该方法仍然存在的不足之处是，对多路数据进行估计并对各路求和得到总的鉴相误差，导致载波恢复过程中的运算复杂度高。

曾辉在其发表的论文“基于全数字高速并行接收结构APRX的解调技术研究”(电子科技大学硕士毕业论文2013)中公开了一种全并行载波恢复方法。该方法的步骤是，第一，将多个输出序列通过一组并行鉴相器，获得一组相位误差向量；第二，将提取出的误差向量通过并行环路滤波器产生对应的频偏估计信号；第三，根据并行环路滤波器的输出，并行数控振荡器得到不同的补偿相位；第四，将得到的补偿相位与输入序列相乘来恢复载波。该方法虽然处理速度较快，但是，该方法仍然存在的不足之处是，由于环路滤波器对输入的矢量进行滤波，得到各路频偏值，直接使用频偏值计算各路补偿相位，并分别通过并行数控振荡器查表得到正弦值和余弦值，造成载波恢复收敛后误差抖动较大。

发明内容

本发明目的是针对现有技术的不足，提出一种低复杂度并行的载波恢复系统及其方法，以较低的运算复杂度通过单路鉴相，对频偏估计值进行平滑处理，对查找表复用产生正弦值和余弦值，降低载波恢复的稳态相位误差，有效地实现了并行载波恢复。

实现本发明目的的思路是：针对载波恢复环路接收到的并行采样信号，利用一路信号进行频偏估计，对频偏估计值进行平滑处理，减小载波恢复的稳态相位误差，再利用查找表复用的方式产生每路正弦值和余弦值，实现载波恢复。

本发明的载波恢复系统，包括乘法模块、鉴相模块、环路滤波模块、平滑处理模块、相位补偿模块和数控振荡模块，其中：