学文网载波信号的相位是信号前一码元的相位与当前码元相位增量之和，相位跳变引起的包络突变较QPSK小，不存在180°跳变，任何相位的变化不会穿过中心点，即包络不会为0，所以其频谱特性比QPSK好，峰均比也较小，对功放的要求更低。此外，π/4-CQPSK抗多径衰弱性能也较好，特别适用于蜂窝移动通信和卫星通信。π/4-CQPSK调制原理。由信道编码、调制符号变换、成形滤波器和正交调制等模块构成，输出信号即为已调π/4-CQPSK信号。第k个码元与第k-1个码元之间的相位差Δθk由输入数据SI、SQ确定，（0，0）为-3π/4、（0，1）为3π/4、（1，0）为-π/4、（1，1）为π/4。π/4-CQPSK解调原理GEO卫星移动通信的信道模型为AWGN（加性高斯白噪声）信道和Rayleigh衰弱信道的相加，因为信息比特速率远大于多普勒频移，多径时间扩展和多普勒扩展几乎可被忽略。在稳态高斯噪声环境和慢瑞利衰落信道环境下，为了获得较好的解调性能，对π/4-CQPSK的解调可采用锁相环技术来实现载频的捕获、跟踪。但是在快速瑞利衰落移动环境下，当存在多径衰落和其他形式的相位噪声等干扰时，相干检测性能迅速下降。另外，相干检测捕获载波时要耗费捕获时间，在突发通信模式中降低了通信效率，此时采用非相干解调性能反而较好。差分解调属于非相干解调，尽管性能在理论上相对相干解调差2~3dB，但对信道衰落的影响却不太敏感，特别是在有一定频偏情况下，其误码性能较之相干解调反而较好。差分解调避免了相干解调中载波提取的困难，能实现快速数据恢复，且原理简单，不需要开销，实现方便，占用硬件资源小，使得通信终端体积小、功耗低、成本低，很适合于卫星移动通信系统终端。
频偏检测
π/4-CQPSK差分解调对频偏较小的系统能够发挥其良好的性能，在突发数据通信中是一种比较理想的选择。但是，由于多普勒频移和本振偏移等因素的影响，往往造成ω2≠ω1且当Δω=ω2-ω1较大时，解调的误码率性能也急剧恶化。这时需要进行频偏校正、时钟误差校正才可恢复原始信息。为解决接收端与发射端的频率差问题，准确地恢复数据，GEO卫星移动通信系统每个下行点波束TDM帧结构中插入了若干时隙的FCCH（频率校正信道）逻辑信道，使得该点波束覆盖区内的所有移动终端可通过接收FCCH信道实现频率和时钟的同步。FCCH信道可采用线性调频信号（chirpsignal），用于移动终端在FCCH信道上对频率误差进行估计，且不仅能实现频偏估计，还可以实现时钟误差检测，是用于频率估计和时钟同步的理想选择。Chirpsignal信号数学表达式为：s（t）=cos（2πf0t-Kt2），其中f0为扫频起始频率，K为扫频斜率。当s（t）到达接收端时，由于增加了频偏fd和时钟误差td，接收端信号表达式为：r（t）=cos（2πf0（t+td）-K（t+td）2）ej2πfdt。接收信号解调原理框***如***5所示。经过解调处理后即可得到频率偏差fd和时钟误差td。
时钟误差估计
Chirp信号检测出的时钟误差对于数据采样来说精度不够，因此在解调器中还要考虑时钟误差的校正以利于准确地采样。Gardner定时误差估计是数字解调中常用的基于锁相环理论的估计方法，其优点是简单、计算量很小，但它容易受相差、量化误***4差分解调原理框***差和噪声的影响，且需要在每个突发帧头部加前导码，增加了开销。因此在卫星移动通信系统中，由于是TDMA突发信号，时钟误差估计可采用一种被称为平方定时估计（Sqauretimingdetector）的方法。其最大的优点是无需前导码，可直接在数据中进行恢复，基本原理如***6所示。设差分解调后的信号为h（t），经平方后h（t）2为偶函数，其中包含波特率频率fs分量。如果接收端没有时钟误差，h（t）2的傅立叶变换在fs处的值H（fs）为实函数，即相角为0；如果接收端有时间误差td，根据傅立叶变换的性质，h（t-td）2的傅立叶变换可表示为：h（t－td）2圳H（fsd）e－j2πfstd可见，时域中的时延td造成了频域中的相移θ：θ=2πfstd由θ可计算出接收端的时钟误差：td=θ2πfs。
结束语
π/4-CQPSK调制解调技术以其峰均比较小、抗多径衰弱能力较好、快速恢复数据的特点，在GEO卫星移动通信中能发挥一定的技术优势。在设计π/4-CQPSK调制解调器时，可采用线性调频信号的方法检测和补偿频偏，并可采用平方定时估计法对时钟误差进行估计和校正。
作者：民 单位：上海交通大学电子信息与电气工程学院
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