本發(fā)明屬于數(shù)字通信的同步技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種π/4-DQPSK的頻率捕獲方法。

背景技術(shù)：

常規(guī)QPSK調(diào)制信號存在弧度為π的相位跳變，成型濾波后同相和正交兩路信號的幅值會同時為零。也就是說，當發(fā)生弧度為π的相位跳變時，信號的包絡(luò)在瞬間通過零點，會在隨后的非線性放大器中引起頻譜擴展。與常規(guī)QPSK調(diào)制相比較，π/4-DQPSK調(diào)制信號的最大相位跳變減小為3π/4，限帶濾波后的包絡(luò)起伏小，在非線性信道中有更好的頻譜效率，因而在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種通π/4-DQPSK的頻率捕獲方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種π/4-DQPSK的頻率捕獲方法包括如下步驟：

一、利用次方運算去除經(jīng)下變頻后的基帶信號中的調(diào)制信息；

二、快速傅里葉變換并對變換結(jié)果進行判斷，是否符合π/4-DQPSK調(diào)制信號的頻譜特性；

三、判斷頻譜符合判定要求的次數(shù)是否達到設(shè)定值，如果否，則返回步驟一，如果是，則根據(jù)譜線位置計算出接收信號的頻偏值。

優(yōu)選地，在步驟二中，對于π/4-DQPSK信號，搜索其頻譜的兩個最大的極大值，在判斷是否符合π/4-DQPSK調(diào)制信號的頻譜特性的步驟具體包括如下步驟：對搜索到的第二大值的有效性進行判斷，如果其位置位于最大值附近時則判定無效，繼續(xù)搜索其它的值；搜索完畢，對兩個極大值位置的頻率間隔再進行判斷，若頻率間隔與fd的差異在容許范圍內(nèi)，即判定頻譜特性符合要求。

優(yōu)選地，π/4-DQPSK信號在去調(diào)制后，搜索到固定頻率間隔的兩根譜線的頻譜特性，并根據(jù)兩根譜線的中心位置輸出頻偏估計值。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下有益效果：

所述π/4-DQPSK的頻率捕獲方法不需要數(shù)據(jù)輔助，沒有位定時要求，且對噪聲干擾具有強魯棒性，故尤其適合作為連續(xù)方式π/4-DQPSK調(diào)制解調(diào)器中同步功能的起始模塊。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的π/4-DQPSK的頻率捕獲方法的流程框圖；

圖2是圖1所示π/4-DQPSK的頻率捕獲方法的流程示意圖；

圖3是是π/4-DQPSK調(diào)制信號的相位狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。

圖4是對π/4-DQPSK調(diào)制信號進行去調(diào)制處理后的頻譜示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

除非上下文另有特定清楚的描述，本發(fā)明中的元件和組件，數(shù)量既可以單個的形式存在，也可以多個的形式存在，本發(fā)明并不對此進行限定。本發(fā)明中的步驟雖然用標號進行了排列，但并不用于限定步驟的先后次序，除非明確說明了步驟的次序或者某步驟的執(zhí)行需要其他步驟作為基礎(chǔ)，否則步驟的相對次序是可以調(diào)整的。可以理解，本文中所使用的術(shù)語“和/或”涉及且涵蓋相關(guān)聯(lián)的所列項目中的一者或一者以上的任何和所有可能的組合。

請同時參閱圖1和圖2，本發(fā)明實施例提供的π/4-DQPSK的頻率捕獲方法包括如下步驟：

S1、利用次方運算去除經(jīng)下變頻后的基帶信號中的調(diào)制信息。

具體地，在相位狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖上，π/4-DQPSK有8個相位狀態(tài)，如圖3所示。因為每次的相位跳變是限制在±π/4或±3π/4，所以這8個相位狀態(tài)可以被分成兩組正好相差π/4相位的QPSK相位狀態(tài)，圖3中分別用■和●標注。每次的相位狀態(tài)轉(zhuǎn)移均交替往復(fù)地在兩組之間進行，也就是說，這8個相位狀態(tài)，可以認為是由兩個QPSK信號迭加而成。

所述去除經(jīng)下變頻后的基帶信號中的調(diào)制信息步驟就是利用M次方運算，去除MPSK調(diào)制信號符號間的相位跳變，將MPSK信號變換成單音信號，其中，M為等于2ⁿ的正整數(shù)，n＝1,2,3,4。

例如，以QPSK信號為例，假設(shè)采用圖3中■標注的星座圖，4次方去調(diào)制后將全部匯集到I路的正方向；若采用圖3中●標注的星座圖，4次方去調(diào)制后將全部匯集到I路的負方向?？梢?，QPSK信號在去調(diào)制處理后，其頻譜主要表現(xiàn)為在DC處出現(xiàn)峰線。

若以π/4-DQPSK信號為例，因為其相位是在■和●標注的兩個星座圖間交替往復(fù)地變化，所以4次方去調(diào)制后的效果是以上兩種QPSK信號的交替變化。定義fd表示π/4-DQPSK信號的符號速率，則去調(diào)制后的波形大致呈現(xiàn)為fd/2頻率的正弦波形式。頻譜如圖4所示，其主要表現(xiàn)為分別在fd/2和fs-fd/2頻率處出現(xiàn)峰線，與QPSK信號去調(diào)制后的頻譜存在顯著區(qū)別。這里fs表示采樣速率，通常選定為fd的4倍或8倍。該特性不僅可以用于檢測π/4-DQPSK調(diào)制信號，也可以作為解調(diào)器中頻率捕獲的判斷標志。

S2、快速傅里葉變換并對變換結(jié)果進行判斷，是否符合π/4-DQPSK調(diào)制信號的頻譜特性。

具體地，在步驟S2中，考慮到DFT存在柵欄效應(yīng)，當頻偏不是正好落在DFT的頻率分辨點上，可能會出現(xiàn)左右相鄰的兩個頻率分辨點的幅度均較大的情況。因為QPSK信號的頻率捕獲僅需要搜索其頻譜的最大值，故柵欄效應(yīng)的影響較小，且可以通過增加DFT點數(shù)得到改善。而π/4-DQPSK信號需要搜索固定頻率間隔的兩根譜線，就不能簡單地搜索其頻譜的兩個最大值，否則可能會集中搜索到其中一根譜線的左右相鄰的兩個頻率分辨點上。

可見，對于π/4-DQPSK信號，應(yīng)該搜索的是其頻譜的兩個最大的極大值，而不是兩個最大值。具體地，在判斷是否符合π/4-DQPSK調(diào)制信號的頻譜特性的步驟具體包括如下步驟：

對搜索到的第二大值的有效性進行判斷，如果其位置位于最大值附近時則判定無效，繼續(xù)搜索其它的值；

搜索完畢，對兩個極大值位置的頻率間隔再進行判斷，若頻率間隔與fd的差異在容許范圍內(nèi)，即判定頻譜特性符合要求。

例如，選用的采樣速率fs為信道速率fd的8倍，當采用2048點DFT，則兩根譜線的位置距離應(yīng)為256點。需要注意的是，由于非線性處理的放大作用，譜線中心位置對應(yīng)的頻偏為實際頻偏的4倍。

在實際實現(xiàn)過程中，類似QPSK信號這樣單根譜線的搜索，有必要增加對頻譜幅度最大值的最小門限限制。而π/4-DQPSK信號的固定頻率間隔的兩根譜線的搜索，可以不考慮對幅值的限制。且在頻率捕獲的連續(xù)搜索的過程中，可以允許譜線位置的稍許移動，以適應(yīng)少量的多普勒頻偏變化。

S3、判斷頻譜符合判定要求的次數(shù)是否達到設(shè)定值，如果否，則返回步驟S1，如果是，則根據(jù)譜線位置計算出接收信號的頻偏值。

具體地，重復(fù)步驟S1和步驟S2，當頻譜特性連續(xù)符合要求的次數(shù)達到預(yù)先設(shè)定值，即可根據(jù)譜線的位置關(guān)系輸出頻偏估計值。QPSK信號在去調(diào)制后，顯然僅需要搜索其頻譜的最大值，即可根據(jù)頻譜峰值出現(xiàn)的位置輸出頻偏估計值。而π/4-DQPSK信號在去調(diào)制后，則必須搜索到固定頻率間隔的兩根譜線的頻譜特性，才能根據(jù)兩根譜線的中心位置輸出頻偏估計值。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的π/4-DQPSK的頻率捕獲方法不需要數(shù)據(jù)輔助，沒有位定時要求，且對噪聲干擾具有強魯棒性，故尤其適合作為連續(xù)方式π/4-DQPSK調(diào)制解調(diào)器中同步功能的起始模塊。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。