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(shí)代，傳統(tǒng)領(lǐng)域快速變革，數(shù)字化是當(dāng)下電視、電話(huà)發(fā)展的重要趨勢(shì)。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(dòng)設(shè)備進(jìn)行嶄新的時(shí)代。以數(shù)字電視為例，目前國(guó)外存在DVB_C標(biāo)準(zhǔn)與16VSB標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)還處于發(fā)展、研究階段，但也取得了進(jìn)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(hào)或者采用數(shù)字的方式調(diào)制載波信號(hào)后傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通信。傳統(tǒng)電話(huà)、電視均為模擬通信形式。數(shù)字化時(shí)代下，電話(huà)與電視通信出現(xiàn)變化，即數(shù)字化通信，稱(chēng)其為數(shù)字電話(huà)、數(shù)字電視。即是說(shuō)，傳輸?shù)男畔⒈举|(zhì)上表現(xiàn)為數(shù)字，以不同計(jì)算機(jī)設(shè)備為終端，實(shí)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?hào)中恢復(fù)原有的載波的一種過(guò)程。存在兩種恢復(fù)方法，第一，載波信號(hào)與數(shù)字信號(hào)同時(shí)傳輸給終端，在終端應(yīng)用窄帶濾波器調(diào)取載波信號(hào)；第二，終端接收的信號(hào)屬于抑制載波的信號(hào)，此時(shí)采用非線(xiàn)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(hào)的一端與接收信號(hào)的一端存在差異，加上信號(hào)序列在傳輸期間會(huì)出現(xiàn)損壞，表現(xiàn)為相位抖動(dòng)。同時(shí)射頻振蕩器還存在頻率不穩(wěn)定因素，因此有必要對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，避免其抖動(dòng)。基本原理。載波恢復(fù)所收到的信號(hào)一般已經(jīng)經(jīng)由下變頻、均衡等作用，此時(shí)的信號(hào)存在頻偏、相偏等問(wèn)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(shí)跟蹤相偏。最終在系統(tǒng)聯(lián)合作用下準(zhǔn)確恢復(fù)信號(hào)。基本框圖。通常情況下，盲均衡處理后才會(huì)進(jìn)行載波恢復(fù)，此時(shí)的信號(hào)仍存在多徑問(wèn)題，載波恢復(fù)便在多徑環(huán)境下運(yùn)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(shí)現(xiàn)，它可以跟蹤信號(hào)相位波動(dòng)情況。

鎖相環(huán)路。它不容易受到外部影響，在有噪聲、無(wú)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(zhǔn)確實(shí)時(shí)的相位信息，這對(duì)于處理數(shù)字信號(hào)與提取數(shù)字信號(hào)而言十分重要。具體來(lái)講，它有三個(gè)突出特點(diǎn)，第一，載波跟蹤，在信號(hào)相位變化時(shí)，它相當(dāng)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(jìn)一步跟蹤載波變化，進(jìn)而獲得純凈載波；第二，載波調(diào)制，有效設(shè)計(jì)下可以將輸入信號(hào)設(shè)計(jì)在通信頻帶上，環(huán)路相位就可以跟蹤信號(hào)頻率，進(jìn)行有效的調(diào)制；第三，低門(mén)限，鎖相環(huán)路與非線(xiàn)性器件不同，門(mén)限會(huì)受到載噪比的影響，只需要設(shè)計(jì)為窄帶就能夠提取出隱含在噪聲中的小信號(hào)。

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(hào)全星座化處理，之后傳輸?shù)借b相器中對(duì)比處理前后的相位，獲得相差后使用過(guò)濾器除去噪聲與高頻成分，再送入到振蕩器中獲得統(tǒng)計(jì)值，最后輸送到旋轉(zhuǎn)器，通過(guò)逆向旋轉(zhuǎn)得到完整的基帶信號(hào)[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(jiǎn)單普遍的方法，該方法基于最近原則而實(shí)現(xiàn)，直接將誤差輸送到最近的星座點(diǎn)上，接收該誤差的星座圖與完善的星座圖進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)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(guò)高就會(huì)導(dǎo)致處理錯(cuò)誤。因此，一般用于誤碼率較小的領(lǐng)域。該缺點(diǎn)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(hào)交換速度在20-25Mb/s，在短時(shí)間內(nèi)需要實(shí)現(xiàn)相位鎖定，例如，在毫秒內(nèi)鎖定信號(hào)區(qū)，并維持一段時(shí)間用于捕獲相位，而對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在這一過(guò)程中信號(hào)丟失會(huì)不容易被發(fā)現(xiàn)，但是若該區(qū)域信號(hào)存在明顯的改變，則就能夠快速鎖定。對(duì)此，為了確保捕獲信號(hào)成功必須反復(fù)多次捕獲，但是這也會(huì)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(bǔ)上述算法這一缺點(diǎn)，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(qiáng)、速度更快。RC算法可以說(shuō)是DD算法的進(jìn)一步發(fā)展，只需要通過(guò)對(duì)比四點(diǎn)符號(hào)就能夠鎖定區(qū)域段，而不需要一一對(duì)比不同星座圖的所有星座點(diǎn)。比較信號(hào)的幅度平方后設(shè)定門(mén)限值檢測(cè)個(gè)別符號(hào)，如果幅度平方較門(mén)限值大，那么才對(duì)比全部星座點(diǎn)，獲得與完全星座圖的差異數(shù)據(jù)，予以補(bǔ)足。

3 結(jié)束語(yǔ)

載波恢復(fù)技術(shù)投入使用的最早時(shí)期多開(kāi)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(dòng)通信系統(tǒng)促使其進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)速度，使電視節(jié)目流暢播放，滿(mǎn)足人們娛樂(lè)需要。