數字通信系統中的載波恢復技術初探

李孝周

（甘肅工業職業技術學，天水 741025）

0 引言

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

1 數字通信與載波恢復

1.1 數字通信

數字通信是指采用數字的形式傳輸信號或者采用數字的方式調制載波信號后傳輸，進而實現通信。傳統電話、電視均為模擬通信形式。數字化時代下，電話與電視通信出現變化，即數字化通信，稱其為數字電話、數字電視。即是說，傳輸的信息本質上表現為數字，以不同計算機設備為終端，實現通信。此外，衛星通信多路通信也是數字通信的一種。

1.2 載波恢復

我們可以將載波恢復直接解釋為載波的恢復，它是指從已經傳輸的信號中恢復原有的載波的一種過程。存在兩種恢復方法，第一，載波信號與數字信號同時傳輸給終端，在終端應用窄帶濾波器調取載波信號；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取相關載波[1]。

2 數字通信系統中的載波恢復技術探析

2.1 載波恢復思想

系統發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損壞，表現為相位抖動。同時射頻振蕩器還存在頻率不穩定因素，因此有必要對其進行補償，避免其抖動。基本原理。載波恢復所收到的信號一般已經經由下變頻、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。最終在系統聯合作用下準確恢復信號。基本框圖。通常情況下，盲均衡處理后才會進行載波恢復，此時的信號仍存在多徑問題，載波恢復便在多徑環境下運行，通常采用盲載波恢復技術中的鎖相環相位方法予以實現，它可以跟蹤信號相位波動情況。

鎖相環路。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，這對于處理數字信號與提取數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，載波調制，有效設計下可以將輸入信號設計在通信頻帶上，環路相位就可以跟蹤信號頻率，進行有效的調制；第三，低門限，鎖相環路與非線性器件不同，門限會受到載噪比的影響，只需要設計為窄帶就能夠提取出隱含在噪聲中的小信號。

2.2 載波恢復算法

傳統載波恢復算法是指把收到的信號全星座化處理，之后傳輸到鑒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計值，最后輸送到旋轉器，通過逆向旋轉得到完整的基帶信號[2]。

具體而言，通信系統環路由乘法器、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，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致處理錯誤。因此，一般用于誤碼率較小的領域。該缺點限制了傳統方法的應用。

以數字電視為例，數字電視信號交換速度在20-25Mb/s，在短時間內需要實現相位鎖定，例如，在毫秒內鎖定信號區，并維持一段時間用于捕獲相位，而對于系統來說，在這一過程中信號丟失會不容易被發現，但是若該區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多次捕獲，但是這也會導致更多的數據丟失，顯示結果不夠理想。

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DD算法相同，相區別的是其捕獲數據的能力更強、速度更快。RC算法可以說是DD算法的進一步發展，只需要通過對比四點符號就能夠鎖定區域段，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據，予以補足。

3 結束語

載波恢復技術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算法，并調動通信系統促使其進行自身修復，不斷提高系統性能。在數字電視中應用這一技術可以大大提高電視運轉速度，使電視節目流暢播放，滿足人們娛樂需要。