數(shù)字通信系統(tǒng)中的載波恢復(fù)技術(shù)初探

李孝周

（甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)，天水 741025）

0 引言

在數(shù)字時代，傳統(tǒng)領(lǐng)域快速變革，數(shù)字化是當下電視、電話發(fā)展的重要趨勢。數(shù)字化不僅僅可以讓多種設(shè)備獲得相比于傳統(tǒng)狀態(tài)下更高的性能，還能夠獲得更多新功能，推動設(shè)備進行嶄新的時代。以數(shù)字電視為例，目前國外存在DVB_C標準與16VSB標準，國內(nèi)標準還處于發(fā)展、研究階段，但也取得了進步。

1 數(shù)字通信與載波恢復(fù)

1.1 數(shù)字通信

數(shù)字通信是指采用數(shù)字的形式傳輸信號或者采用數(shù)字的方式調(diào)制載波信號后傳輸，進而實現(xiàn)通信。傳統(tǒng)電話、電視均為模擬通信形式。數(shù)字化時代下，電話與電視通信出現(xiàn)變化，即數(shù)字化通信，稱其為數(shù)字電話、數(shù)字電視。即是說，傳輸?shù)男畔⒈举|(zhì)上表現(xiàn)為數(shù)字，以不同計算機設(shè)備為終端，實現(xiàn)通信。此外，衛(wèi)星通信多路通信也是數(shù)字通信的一種。

1.2 載波恢復(fù)

我們可以將載波恢復(fù)直接解釋為載波的恢復(fù)，它是指從已經(jīng)傳輸?shù)男盘栔谢謴?fù)原有的載波的一種過程。存在兩種恢復(fù)方法，第一，載波信號與數(shù)字信號同時傳輸給終端，在終端應(yīng)用窄帶濾波器調(diào)取載波信號；第二，終端接收的信號屬于抑制載波的信號，此時采用非線性變換的方式調(diào)取相關(guān)載波[1]。

2 數(shù)字通信系統(tǒng)中的載波恢復(fù)技術(shù)探析

2.1 載波恢復(fù)思想

系統(tǒng)發(fā)送信號的一端與接收信號的一端存在差異，加上信號序列在傳輸期間會出現(xiàn)損壞，表現(xiàn)為相位抖動。同時射頻振蕩器還存在頻率不穩(wěn)定因素，因此有必要對其進行補償，避免其抖動。基本原理。載波恢復(fù)所收到的信號一般已經(jīng)經(jīng)由下變頻、均衡等作用，此時的信號存在頻偏、相偏等問題。載波恢復(fù)的思想是在包括噪聲或者多徑的情況下，獲得頻偏，同時跟蹤相偏。最終在系統(tǒng)聯(lián)合作用下準確恢復(fù)信號?；究驁D。通常情況下，盲均衡處理后才會進行載波恢復(fù)，此時的信號仍存在多徑問題，載波恢復(fù)便在多徑環(huán)境下運行，通常采用盲載波恢復(fù)技術(shù)中的鎖相環(huán)相位方法予以實現(xiàn)，它可以跟蹤信號相位波動情況。

鎖相環(huán)路。它不容易受到外部影響，在有噪聲、無噪聲情況下均能夠發(fā)揮良好跟蹤作用，因此它可以提取到準確實時的相位信息，這對于處理數(shù)字信號與提取數(shù)字信號而言十分重要。具體來講，它有三個突出特點，第一，載波跟蹤，在信號相位變化時，它相當于跟蹤濾波器，不僅僅能夠排除噪聲干擾鎖定相位，還能夠進一步跟蹤載波變化，進而獲得純凈載波；第二，載波調(diào)制，有效設(shè)計下可以將輸入信號設(shè)計在通信頻帶上，環(huán)路相位就可以跟蹤信號頻率，進行有效的調(diào)制；第三，低門限，鎖相環(huán)路與非線性器件不同，門限會受到載噪比的影響，只需要設(shè)計為窄帶就能夠提取出隱含在噪聲中的小信號。

2.2 載波恢復(fù)算法

傳統(tǒng)載波恢復(fù)算法是指把收到的信號全星座化處理，之后傳輸?shù)借b相器中對比處理前后的相位，獲得相差后使用過濾器除去噪聲與高頻成分，再送入到振蕩器中獲得統(tǒng)計值，最后輸送到旋轉(zhuǎn)器，通過逆向旋轉(zhuǎn)得到完整的基帶信號[2]。

具體而言，通信系統(tǒng)環(huán)路由乘法器、濾波器、相位比較器、累加器與處理器組成。差異處理方法是最簡單普遍的方法，該方法基于最近原則而實現(xiàn)，直接將誤差輸送到最近的星座點上，接收該誤差的星座圖與完善的星座圖進行比對，進而將存在誤差的部分予以改善。但是存在誤碼率閾值的不足，一旦誤碼率過高就會導(dǎo)致處理錯誤。因此，一般用于誤碼率較小的領(lǐng)域。該缺點限制了傳統(tǒng)方法的應(yīng)用。

以數(shù)字電視為例，數(shù)字電視信號交換速度在20-25Mb/s，在短時間內(nèi)需要實現(xiàn)相位鎖定，例如，在毫秒內(nèi)鎖定信號區(qū)，并維持一段時間用于捕獲相位，而對于系統(tǒng)來說，在這一過程中信號丟失會不容易被發(fā)現(xiàn)，但是若該區(qū)域信號存在明顯的改變，則就能夠快速鎖定。對此，為了確保捕獲信號成功必須反復(fù)多次捕獲，但是這也會導(dǎo)致更多的數(shù)據(jù)丟失，顯示結(jié)果不夠理想。

鑒于一般算法在抗干擾方法存在不足，我們必須探求其他方法彌補上述算法這一缺點，建議采用RC算法，該算法捕獲原理與傳統(tǒng)DD算法相同，相區(qū)別的是其捕獲數(shù)據(jù)的能力更強、速度更快。RC算法可以說是DD算法的進一步發(fā)展，只需要通過對比四點符號就能夠鎖定區(qū)域段，而不需要一一對比不同星座圖的所有星座點。比較信號的幅度平方后設(shè)定門限值檢測個別符號，如果幅度平方較門限值大，那么才對比全部星座點，獲得與完全星座圖的差異數(shù)據(jù)，予以補足。

3 結(jié)束語

載波恢復(fù)技術(shù)投入使用的最早時期多開始于捕獲大頻偏，之后再將小頻偏投入到算法中予以修正。這樣就能夠有效連接捕獲算法與載波恢復(fù)算法，并調(diào)動通信系統(tǒng)促使其進行自身修復(fù)，不斷提高系統(tǒng)性能。在數(shù)字電視中應(yīng)用這一技術(shù)可以大大提高電視運轉(zhuǎn)速度，使電視節(jié)目流暢播放，滿足人們娛樂需要。