一种π/4‑DQPSK的频率捕获方法技术

本发明专利技术提供了一种π/4‑DQPSK的频率捕获方法，并包括如下步骤：一、利用次方运算去除经下变频后的基带信号中的调制信息；二、快速傅里叶变换并对变换结果进行判断，是否符合π/4‑DQPSK调制信号的频谱特性；三、判断频谱符合判定要求的次数是否达到设定值，如果否，则返回步骤一，如果是，则根据谱线位置计算出接收信号的频偏值。本发明专利技术的有益效果是：所述π/4‑DQPSK的频率捕获方法不需要数据辅助，没有位定时要求，且对噪声干扰具有强鲁棒性，故尤其适合作为连续方式π/4‑DQPSK调制解调器中同步功能的起始模块。

【技术实现步骤摘要】
一种π/4-DQPSK的频率捕获方法
本专利技术属于数字通信的同步
，具体地涉及一种π/4-DQPSK的频率捕获方法。
技术介绍
常规QPSK调制信号存在弧度为π的相位跳变，成型滤波后同相和正交两路信号的幅值会同时为零。也就是说，当发生弧度为π的相位跳变时，信号的包络在瞬间通过零点，会在随后的非线性放大器中引起频谱扩展。与常规QPSK调制相比较，π/4-DQPSK调制信号的最大相位跳变减小为3π/4，限带滤波后的包络起伏小，在非线性信道中有更好的频谱效率，因而在卫星通信系统中得到了广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通π/4-DQPSK的频率捕获方法。本专利技术的技术方案如下：一种π/4-DQPSK的频率捕获方法包括如下步骤：一、利用次方运算去除经下变频后的基带信号中的调制信息；二、快速傅里叶变换并对变换结果进行判断，是否符合π/4-DQPSK调制信号的频谱特性；三、判断频谱符合判定要求的次数是否达到设定值，如果否，则返回步骤一，如果是，则根据谱线位置计算出接收信号的频偏值。优选地，在步骤二中，对于π/4-DQPSK信号，搜索其频谱的两个最大的极大值，在判断是否符合π/4-DQPSK调制信号的频谱特性的步骤具体包括如下步骤：对搜索到的第二大值的有效性进行判断，如果其位置位于最大值附近时则判定无效，继续搜索其它的值；搜索完毕，对两个极大值位置的频率间隔再进行判断，若频率间隔与fd的差异在容许范围内，即判定频谱特性符合要求。优选地，π/4-DQPSK信号在去调制后，搜索到固定频率间隔的两根谱线的频谱特性，并根据两根谱线的中心位置输出频偏估计值。本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：所述π/4-DQPSK的频率捕获方法不需要数据辅助，没有位定时要求，且对噪声干扰具有强鲁棒性，故尤其适合作为连续方式π/4-DQPSK调制解调器中同步功能的起始模块。附图说明图1是本专利技术实施例提供的π/4-DQPSK的频率捕获方法的流程框图；图2是图1所示π/4-DQPSK的频率捕获方法的流程示意图；图3是是π/4-DQPSK调制信号的相位状态转移图。图4是对π/4-DQPSK调制信号进行去调制处理后的频谱示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。除非上下文另有特定清楚的描述，本专利技术中的元件和组件，数量既可以单个的形式存在，也可以多个的形式存在，本专利技术并不对此进行限定。本专利技术中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。请同时参阅图1和图2，本专利技术实施例提供的π/4-DQPSK的频率捕获方法包括如下步骤：S1、利用次方运算去除经下变频后的基带信号中的调制信息。具体地，在相位状态转移图上，π/4-DQPSK有8个相位状态，如图3所示。因为每次的相位跳变是限制在±π/4或±3π/4，所以这8个相位状态可以被分成两组正好相差π/4相位的QPSK相位状态，图3中分别用■和●标注。每次的相位状态转移均交替往复地在两组之间进行，也就是说，这8个相位状态，可以认为是由两个QPSK信号迭加而成。所述去除经下变频后的基带信号中的调制信息步骤就是利用M次方运算，去除MPSK调制信号符号间的相位跳变，将MPSK信号变换成单音信号，其中，M为等于2n的正整数，n＝1,2,3,4。例如，以QPSK信号为例，假设采用图3中■标注的星座图，4次方去调制后将全部汇集到I路的正方向；若采用图3中●标注的星座图，4次方去调制后将全部汇集到I路的负方向。可见，QPSK信号在去调制处理后，其频谱主要表现为在DC处出现峰线。若以π/4-DQPSK信号为例，因为其相位是在■和●标注的两个星座图间交替往复地变化，所以4次方去调制后的效果是以上两种QPSK信号的交替变化。定义fd表示π/4-DQPSK信号的符号速率，则去调制后的波形大致呈现为fd/2频率的正弦波形式。频谱如图4所示，其主要表现为分别在fd/2和fs-fd/2频率处出现峰线，与QPSK信号去调制后的频谱存在显著区别。这里fs表示采样速率，通常选定为fd的4倍或8倍。该特性不仅可以用于检测π/4-DQPSK调制信号，也可以作为解调器中频率捕获的判断标志。S2、快速傅里叶变换并对变换结果进行判断，是否符合π/4-DQPSK调制信号的频谱特性。具体地，在步骤S2中，考虑到DFT存在栅栏效应，当频偏不是正好落在DFT的频率分辨点上，可能会出现左右相邻的两个频率分辨点的幅度均较大的情况。因为QPSK信号的频率捕获仅需要搜索其频谱的最大值，故栅栏效应的影响较小，且可以通过增加DFT点数得到改善。而π/4-DQPSK信号需要搜索固定频率间隔的两根谱线，就不能简单地搜索其频谱的两个最大值，否则可能会集中搜索到其中一根谱线的左右相邻的两个频率分辨点上。可见，对于π/4-DQPSK信号，应该搜索的是其频谱的两个最大的极大值，而不是两个最大值。具体地，在判断是否符合π/4-DQPSK调制信号的频谱特性的步骤具体包括如下步骤：对搜索到的第二大值的有效性进行判断，如果其位置位于最大值附近时则判定无效，继续搜索其它的值；搜索完毕，对两个极大值位置的频率间隔再进行判断，若频率间隔与fd的差异在容许范围内，即判定频谱特性符合要求。例如，选用的采样速率fs为信道速率fd的8倍，当采用2048点DFT，则两根谱线的位置距离应为256点。需要注意的是，由于非线性处理的放大作用，谱线中心位置对应的频偏为实际频偏的4倍。在实际实现过程中，类似QPSK信号这样单根谱线的搜索，有必要增加对频谱幅度最大值的最小门限限制。而π/4-DQPSK信号的固定频率间隔的两根谱线的搜索，可以不考虑对幅值的限制。且在频率捕获的连续搜索的过程中，可以允许谱线位置的稍许移动，以适应少量的多普勒频偏变化。S3、判断频谱符合判定要求的次数是否达到设定值，如果否，则返回步骤S1，如果是，则根据谱线位置计算出接收信号的频偏值。具体地，重复步骤S1和步骤S2，当频谱特性连续符合要求的次数达到预先设定值，即可根据谱线的位置关系输出频偏估计值。QPSK信号在去调制后，显然仅需要搜索其频谱的最大值，即可根据频谱峰值出现的位置输出频偏估计值。而π/4-DQPSK信号在去调制后，则必须搜索到固定频率间隔的两根谱线的频谱特性，才能根据两根谱线的中心位置输出频偏估计值。相较于现有技术，本专利技术提供的π/4-DQPSK的频率捕获方法不需要数据辅助，没有位定时要求，且对噪声干扰具有强鲁棒性，故尤其适合作为连续方式π/4-DQPSK调制解调器中同步功能的起始模块。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种π/4‑DQPSK的频率捕获方法，其特征在于：包括如下步骤：一、利用次方运算去除经下变频后的基带信号中的调制信息；二、快速傅里叶变换并对变换结果进行判断，是否符合π/4‑DQPSK调制信号的频谱特性；三、判断频谱符合判定要求的次数是否达到设定值，如果否，则返回步骤一，如果是，则根据谱线位置计算出接收信号的频偏值。

【技术特征摘要】
1.一种π/4-DQPSK的频率捕获方法，其特征在于：包括如下步骤：一、利用次方运算去除经下变频后的基带信号中的调制信息；二、快速傅里叶变换并对变换结果进行判断，是否符合π/4-DQPSK调制信号的频谱特性；三、判断频谱符合判定要求的次数是否达到设定值，如果否，则返回步骤一，如果是，则根据谱线位置计算出接收信号的频偏值。2.根据权利要求1所述的π/4-DQPSK的频率捕获方法，其特征在于：在步骤二中，对于π/4-DQPSK信号，搜索其频谱的两个最大的极大值...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗荣华，张旭，郑武，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32