[发明专利]一种基于高阶QAM的载波恢复方法

权利要求书

1.一种基于高阶QAM的载波恢复方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)在接收信号r(n)进行最大似然估计前，添加一个功率检测器模块，用于检测接收信号r(n)的功率，且设置功率检测器的阈值为τ，当接收信号r(n)的功率大于功率检测器设置的阈值τ时，则功率检测器有输出，且功率检测器输出的信号不变仍为r(n)；若接收信号r(n)的功率小于阈值τ，不满足功率检测器条件，则功率检测器的输出值为0；

(2)对步骤(1)中能够经过功率检测器的信号，即功率大于功率检测器阈值的信号r(n)进行最大似然估计；

(3)设置多级估计的级数S及每级的搜索步长P_S，使用多级估计的方法搜索似然函数幅度最大值及对应的频率；

(4)将步骤(3)得到的频率经过数控振荡器，其输出信号通过判决器、鉴相器及环路滤波器后，作为负反馈信号与(3)得到的频率进行叠加得到接收信号r(n)中存在的频偏，然后对接收信号r(n)进行频率补偿，并将频率补偿后得到补偿信号记为q(n)；该补偿信号q(n)通过判决器、鉴相器及环路滤波器，从而得到补偿信号q(n)的相位误差修正值，并再次反馈到数控振荡器的输入端，形成闭环负反馈系统；

(5)重复进行步骤(4)，直至数控振荡器的输出值保持不变即完成了高阶QAM调制方式的频偏估计。

2.根据权利要求1所述一种基于高阶QAM的载波恢复方法，其特征在于所述步骤(1)中的功率检测器的阈值设置需根据似然估计时各星座点对最大似然估计结果的干扰情况来确定，对不同功率的星座点分别进行最大似然估计，若星座点不能在频偏处取得似然估计结果的最大值，则星座点对最大似然估计结果造成了干扰；并且，所设置的阈值应能够过滤掉干扰的星座点。

3.根据权利要求1所述一种基于高阶QAM的载波恢复方法，其特征在于所述步骤(2)中的最大似然估计，如图2所示，具体是由以下步骤构成：

(2.1)步骤(1)中功率大于功率检测器阈值的信号r(n)的信号模型，如式2-1所示，

r(n)＝a(n)e^jθ(n)+w(n) 2-1

式中，a(n)是相互独立且均匀分布，其表示传输的第n个高阶QAM符号，且a(n)＝In+jQn，In和Qn分别表示高阶QAM符号的横纵坐标分量，且取值范围为θ(n)＝2πΔfnT+Δθ，其中Δf和Δθ分别是频率偏移和初始相位偏移，T为符号周期，w(n)表示高斯白噪声且均值为零；

由于接收信号r(n)受到的是零均值高斯白噪声的加性干扰，所以接收信号r(n)的样本r在星座点集合C_m和偏移θ(n)的条件下其概率密度函数呈高斯分布，如式2-2所示；

式中，{C_m}为星座图上星座点集合，m＝1,2,…,M，且a(n)∈{C_m}，σ²表示高斯白噪声w(n)的方差；

(2.2)对星座点集合C_m求均值，以获得接收信号r(n)的样本r相对于未知参数偏移θ(n)的似然函数，取对数获得对数似然函数，即可得到如式2-3所示的接收信号r(n)相对于Δθ和Δw的对数似然函数：

其中，Δθ和Δw分别为初始相偏和角频偏，N为接收信号r(n)参与最大似然估计的数据长度，M为高阶QAM调制方式的阶数；

(2.3)对接收信号r(n)中存在的初始相偏Δθ求均值，接收信号r(n)是QAM信号然后使用多级估计方法搜索Δw，以找到似然函数的幅度最大值及对应的频率，此时，估计到的频偏如式2-4所示：