高码率SOQPSK接收机的低时延解调和快速同步设计*

赖鹏辉，夏国江，王 岩，王世练，何 山

(1.国防科技大学 电子科学学院，长沙 410073；2.北京宇航系统工程研究所，北京 100076；3.中国人民解放军63768部队，西安 710600)

0 引 言

连续相位调制(Continuous Phase Modulation，CPM)作为一种相位连续、包络恒定的高效调制方式，在遥测通信中具有很大优势。先进靶场遥测计划组织(Advanced Range Telemetry Management，ARTM)提出的三代遥测体制，即脉冲编码-频率调制(Pulse-Code Modulation/Frequency Modulation，PCM/ FM)、Feher正交相移键控(Feher's Quadrature Phase Shift Keying，FQPSK)和遥测版成形偏移正交相移键控(Shaped Offset Quadrature Phase Shift Keying used in Telemetry Group，SOQPSK-TG)、多调制指数CPM(Multi-h CPM)均属于CPM的范畴。到2004年，这三种信号均被纳入了IRIG 106标准。其中，Multi-h CPM信号频带利用率最高，但是解调、同步复杂；PCM/FM的非相干解调复杂度低、鲁棒性强，但是频带利用率相对较差；SOQPSK-TG在复杂度和频带利用率上较为折中，用来进行高码率遥测具有很大优势。

相干解调相对于非相干解调在解调性能上更有优势，但是伴随着更复杂的同步。同时，遥测信道中信号中断是很常见的现象，接收机同步的重新捕获难以避免，因此捕获时间是遥测相干接收机的一个重要指标。通信系统的同步通常分为符号定时同步和载波同步。SOQPSK的符号定时同步方法主要有数据辅助(Data-Aided，DA)同步、非数据辅助(Non-Data-Aided，NDA)同步及面向判决 (Decision-Directed，DD)等。载波同步分为载波频率同步和载波相位同步。当载波频偏较小时，二阶锁相环能够完成频偏的捕获和跟踪，而当频偏较大时也有许多成熟的方法[1]进行校正，本文不对载波频率同步方案进行具体探讨。SOQPSK的载波相位同步主要有四次方估计法[2]和面向判决(Decision-Directed，DD)载波相位同步[3]算法，用四次方估计法估计相位误差时，对接收信号做了四次幂计算，噪声方差也相应地扩大，将会造成同步精度的降低；……