徐 烽,邱乐德,王 宇

(1.中国空间技术研究院西安分院,西安 710100;2.中国空间技术研究院,北京 100094)

1 引 言

卫星通信信道是典型的非线性信道[1],会引起信号的非线性失真,因此对通信调制方式有一定要求,而M元相移键控(M-ary Phase Shift Keying,MPSK)[2]调制信号具有恒包络特性,非常适合在非线性卫星信道中使用,因此被广泛用于卫星通信,例如QPSK是目前卫星通信最常用的调制方式,而较高速率数据传输的卫星通信中则一般采用8-PSK调制。

卫星通信的数字接收机经常要在较大的频偏下实现载波同步,频偏主要来源于收发端振荡器、混频器、低噪声模块(Low Noise Block,LNB)等的振荡频率不稳定,以及由星-地相对运动引起的Doppler频移。在频偏较大时,使用锁相环(Phase-Lock Loop,PLL)实现载波同步会面临较长的捕获时间,甚至无法实现对频偏的捕获。为此,一般采用辅助捕获的技术扩大PLL的频偏捕获范围。常见的辅助捕获技术[3]包括扫频、环路滤波器切换、辅助鉴频器、相频检测器(Phase and Frequency Detector,PFD)。其中,PFD[4]只对传统鉴相器(Phase Detector,PD)做了少量修改,就大大增加了PLL捕获范围,是较大频偏下实现载波同步的一种好方法,在数字无线通信中被广泛采用。

由于PFD能以很小的代价换取捕获性能的明显提升,在文献[4]之后,陆续有人对基于PFD的载波同步技术进行了研究。文献[5]针对QAM系统,对比分析了使用鉴相器(PD)和相频检测器(PFD)做载波捕获的差别,验证了PFD对载波捕获性能的提高。文献[6]针对高阶QAM信号提出的载波恢复环中,采用了类似PFD的“跟踪保持”算法实现对频偏方向的估计。……