隨著衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的發(fā)展,APSK等高階調(diào)制方式在衛(wèi)星通信中發(fā)揮的作用越來越突出[1-3]，DVB-S2系統(tǒng)已經(jīng)采用16/32-APSK信號作為其重要的調(diào)制方式。然而，這些高階調(diào)制信號受收發(fā)系統(tǒng)的時鐘頻差影響更嚴(yán)重，又由于APSK信號星座分布的復(fù)雜性，導(dǎo)致APSK高階調(diào)制信號的同步算法也較通常的同步算法更加復(fù)雜。

    傳統(tǒng)的位同步的實現(xiàn)方法可分為插入導(dǎo)頻法和直接法兩大類[4-5]。插入導(dǎo)頻法是在發(fā)送基帶信號中加入位定時導(dǎo)頻信號，接收端通過提取該位定時導(dǎo)頻信號實現(xiàn)位同步，定時導(dǎo)頻信號一般在發(fā)送基帶信號頻譜的零點插入以便于接收端通過窄帶濾波器提取。這種方法由于導(dǎo)頻信號的插入，人為地增加了發(fā)送功率和線譜干擾,而為了消除導(dǎo)頻信號對基帶信號取樣判決的影響，接收端還必須對導(dǎo)頻信號反向相消。因此，該方法目前在數(shù)字通信系統(tǒng)中已很少采用。直接法是數(shù)字通信系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的位同步方法，它不需要在發(fā)送端專門發(fā)送導(dǎo)頻信號，而是直接從接收的數(shù)字信號中提取時鐘信號或通過相位比較和調(diào)整在本地產(chǎn)生時鐘信號。直接法又分為濾波法和比相法兩類。濾波法是通過對接收到的數(shù)字信號（頻帶或基帶）進(jìn)行變換處理，使得經(jīng)過變換處理的數(shù)字信號中含有位定時信號分量，再通過窄帶濾波器提取該分量，從而實現(xiàn)位同步。常用的變換處理有以下幾種：(1)將不歸零數(shù)字基帶信號變換成歸零數(shù)字基帶信號；(2)將帶限數(shù)字基帶信號進(jìn)行平方、取絕對值等非線性變換；(3)將帶限數(shù)字頻帶信號進(jìn)行包絡(luò)檢波等變換。
    本文首先給出了APSK信號系統(tǒng)模型，并在此基礎(chǔ)上研究了一種適用于APSK信號的基于數(shù)字平方算法的位定時誤差估計算法。基于數(shù)字平方算法的位定時誤差估計技術(shù)是一種濾波法，這種方法最大的優(yōu)點是適用于MPSK、APSK、QAM等多種調(diào)制方式，并且不依賴于載波相位，實現(xiàn)簡單，可有效解決鑒相特性不穩(wěn)定平衡點的“懸擱”問題[6]。仿真研究表明，該算法能較好地估計出APSK信號位定時誤差，且算法不受載波頻偏的影響；在高斯白噪聲信道下，算法得到的歸一化相位值是參數(shù)的無偏估計;隨著數(shù)據(jù)長度的增大，對定時誤差估計的精確度越高，且頻偏的存在對數(shù)據(jù)長度的取值具有一定的限制作用，當(dāng)頻偏取值較大時，算法中數(shù)據(jù)長度的取值受頻偏的影響也較大。

    在實際系統(tǒng)中，收發(fā)兩端的時鐘源總是存在一定頻率偏差，一般其相對頻率偏差在10-4~10-6數(shù)量級。在考慮時鐘頻偏的影響時，為了得到較好的跟蹤性能，參數(shù)L不能無限取大。因為在上面的分析中都是假定在一個觀察時間段內(nèi)，所以相位誤差?著為一個恒定的量，或近似為一恒定的量。在給定時鐘頻偏的情況下，當(dāng)L取值在一定限額內(nèi)時，算法的性能是隨著L取值的增大而逐步改善的；但當(dāng)L取值超過一定限額時，隨著L取值的增大，算法的性能反而會變差，因此頻偏的存在對參數(shù)L的取值具有一定的限制作用。同時從圖中還可以看出，當(dāng)頻偏取值較大時，L的限額值比低頻偏時L的限額值小，即當(dāng)頻偏取值較大時，算法中參數(shù)L的取值受頻偏的影響也較大。因此，在實際的設(shè)計實現(xiàn)中，要根據(jù)實際系統(tǒng)的情況來選擇參數(shù)的取值。
    目前，DVB-S2系統(tǒng)已經(jīng)采用16/32-APSK信號作為它的一種重要調(diào)制方式，然而這些高階調(diào)制信號受收發(fā)系統(tǒng)的時鐘頻差影響更嚴(yán)重，而且APSK高階調(diào)制信號的同步算法也較通常的同步算法更加復(fù)雜。本文采用一種基于數(shù)字平方算法的位定時誤差估計算法，它是一種采用濾波的直接相位估計技術(shù)，通過數(shù)字信號處理直接從采樣的接收信號中提取位定時誤差信息，且不依賴于載波相位，實現(xiàn)簡單，可有效解決鑒相特性不穩(wěn)定平衡點的“懸擱”問題。該算法能較好地適用于APSK信號位定時誤差估計，在高斯白噪聲信道下，算法得到的歸一化相位值是參數(shù)的無偏估計,且隨著數(shù)據(jù)長度的增大，對定時誤差估計的精確度越高。同時，頻偏的存在對數(shù)據(jù)長度的取值具有一定的限制作用，當(dāng)頻偏取值較大時，算法中數(shù)據(jù)長度的取值受頻偏的影響也會較大。
參考文獻(xiàn)
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