專利名稱：全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域的同步裝置，具體涉及的是一種全數(shù)字接 收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展和器件成本的降低，數(shù)字通信系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī) 正在向全數(shù)字化、軟件化(軟件無(wú)線電體系結(jié)構(gòu))的方向發(fā)展。符號(hào)定時(shí)是全數(shù) 字接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，是正確抽樣判決的基礎(chǔ)，系統(tǒng)定時(shí)的好壞將直接影響其性 能。這也是全數(shù)字接收機(jī)最具有挑戰(zhàn)性的部分。由于信道傳輸延時(shí)以及振蕩器工 作不穩(wěn)定引起的時(shí)鐘偏移都會(huì)使收發(fā)兩端的采樣鐘頻率不完全相同，從而發(fā)射端 和接收端的樣值持續(xù)時(shí)間之間存在一個(gè)小偏差，這種小偏差累積到一定程度就會(huì) 多出一個(gè)樣值或者遺漏一個(gè)樣值，最終導(dǎo)致接收機(jī)無(wú)法正確地收到N個(gè)樣點(diǎn)，或 者使采樣無(wú)法在最佳時(shí)刻進(jìn)行，從而不能正確恢復(fù)原先的數(shù)據(jù)，因此需要對(duì)此采 樣鐘頻差進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償，以保證收發(fā)兩端采樣點(diǎn)的時(shí)間間隔保持一致，同時(shí)保 證在信噪比最大的時(shí)間點(diǎn)上進(jìn)行采樣。
對(duì)于單載波通信系統(tǒng)而言，定時(shí)相位誤差的存在使抽樣時(shí)刻不在信噪比最大 的采樣點(diǎn)上，造成星座圖發(fā)散，惡化誤碼性能；而對(duì)于多載波通信系統(tǒng)而言，收 發(fā)兩端采樣時(shí)鐘頻率偏差除了會(huì)引入符號(hào)間干擾(ISI)以外，還會(huì)引起相位旋 轉(zhuǎn)、幅度衰減，并引入載波間干擾(ICI)，破壞子載波間的正交性，而且其累積 結(jié)果會(huì)造成符號(hào)定時(shí)漂移，從而惡化幀同步的結(jié)果，因而多載波系統(tǒng)對(duì)定時(shí)誤差 和頻率偏移比單載波調(diào)制更為敏感，其同步精度的要求比單載波調(diào)制更高。綜上
所述，一種高精度的易于實(shí)現(xiàn)的符號(hào)定時(shí)同步裝置不論對(duì)于單載波系統(tǒng)還是多載 波系統(tǒng)都具有重要的價(jià)值。
經(jīng)過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)loyd M. Gardner在《IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS 〉〉 NO. 6， 1993, Pages :998-1008上提出的"Interpolation in Digital Modems-Part II: Implementation and Performance"(數(shù)字調(diào)制角早調(diào)器中的內(nèi)插處理——第二部分實(shí)現(xiàn)及性能，F(xiàn)loyd M. Gardner, 1993年IEEE 通信學(xué)報(bào)，第998-1008頁(yè))，該文提出了一種在數(shù)字域利用內(nèi)插濾波器來(lái)完成采 樣鐘同步的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，主要由內(nèi)插器、采樣鐘誤差估計(jì)器、環(huán)路濾波器、數(shù)控振 蕩器和采樣判決器組成。研究表明通過(guò)數(shù)字內(nèi)插來(lái)恢復(fù)采樣值的同步裝置成本 低、易實(shí)現(xiàn)，且采用Farrow結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的多項(xiàng)式插值濾波器所需乘法器的數(shù)量?jī)H 為傳統(tǒng)濾波器的一半左右。但由于該符號(hào)同步裝置同時(shí)完成了樣值內(nèi)插和下采樣 兩個(gè)處理，因此無(wú)法對(duì)過(guò)采樣的樣值點(diǎn)進(jìn)行選擇，從而無(wú)法確保最終的輸出結(jié)果 是在信噪比最大情況下得到的最佳值，尤其在信道噪聲干擾較為嚴(yán)重或系統(tǒng)采用 的調(diào)制方式階數(shù)較高的情況下，將導(dǎo)致接收機(jī)工作性能的下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，從數(shù)字通信系統(tǒng)接收機(jī)物理層的角度提出了一 種全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置，該裝置能補(bǔ)償信道傳輸延時(shí)和收發(fā)信機(jī)兩端 時(shí)鐘偏移的影響，確保采樣在最佳抽取時(shí)刻進(jìn)行，從而消除系統(tǒng)中的符號(hào)間干擾， 使誤碼率最小化。該裝置環(huán)路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易于在數(shù)字域上由硬件實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括內(nèi)插器、采樣時(shí)鐘頻率誤 差估計(jì)模塊、環(huán)路濾波器、內(nèi)插控制器、采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊、采樣相位 選擇控制器，其中
內(nèi)插器，用于在數(shù)字域通過(guò)內(nèi)插濾波器對(duì)采樣值進(jìn)行修正，使得收發(fā)兩端時(shí)
鐘頻率相等；
采樣時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)模塊，用于提取收發(fā)兩端時(shí)鐘頻率偏差值； 環(huán)路濾波器，用于跟蹤采樣鐘頻率偏差值；
內(nèi)插控制器，用于計(jì)算濾波器的內(nèi)插參數(shù)，控制內(nèi)插器工作過(guò)程； 下采樣器，用于對(duì)過(guò)采樣信號(hào)樣值進(jìn)行抽??； 采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊，用于估計(jì)最佳采樣點(diǎn)位置； 采樣相位選擇控制器，用于確保采樣在最佳時(shí)刻進(jìn)行，使誤碼率最??； 上述各模塊之間的信號(hào)傳遞關(guān)系為系統(tǒng)過(guò)采樣的樣值作為內(nèi)插器的輸入； 內(nèi)插器輸出的調(diào)整后的樣值結(jié)果作為采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊的輸入，用以找 到正確的采樣點(diǎn)位置；采樣相位選擇控制器發(fā)出指令控制下采樣器，使其在最佳 時(shí)刻完成抽樣；下采樣器輸出的結(jié)果作為采樣時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)模塊的輸入，用以計(jì)算采樣鐘頻偏；內(nèi)插控制器根據(jù)環(huán)路濾波器饋入的采樣鐘頻偏值控制內(nèi)插器
的工作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣值的正確修正。
本發(fā)明上述的同步裝置中，包括了采樣時(shí)鐘頻率偏差補(bǔ)償和定時(shí)相位偏差補(bǔ) 償兩方面。其中，內(nèi)插器、采樣時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)模塊、環(huán)路濾波器和內(nèi)插控制 器組成采樣鐘頻偏補(bǔ)償裝置，采樣鐘頻偏補(bǔ)償裝置的作用是通過(guò)時(shí)域內(nèi)插的方式 調(diào)整收端的采樣時(shí)鐘頻率使之盡可能與發(fā)端時(shí)鐘頻率相等。當(dāng)收端采樣鐘頻率大
于發(fā)端采樣鐘頻率時(shí)，可以內(nèi)插出估計(jì)樣值；當(dāng)發(fā)端采樣鐘頻率大于收端采樣鐘 頻率時(shí)，可以丟棄掉估計(jì)樣值，以保證接收機(jī)以接近發(fā)端的采樣速率將補(bǔ)償后的 樣值送入系統(tǒng)后續(xù)的其他模塊。
所述內(nèi)插器用于對(duì)接收到的過(guò)采樣值進(jìn)行修正，采用Farrow結(jié)構(gòu)的數(shù)字內(nèi) 插濾波器，以每一個(gè)接收樣值為基點(diǎn)，根據(jù)內(nèi)插控制器饋入的參數(shù)tU——即收 端實(shí)際采樣時(shí)刻與正確采樣時(shí)刻之間的歸一化距離，從而用有限個(gè)實(shí)際采樣點(diǎn)來(lái) 近似恢復(fù)出最佳采樣時(shí)刻的樣值。為了能夠完成丟點(diǎn)或插點(diǎn)的操作，內(nèi)插器由兩 個(gè)完全相同的Farrow結(jié)構(gòu)的內(nèi)插濾波器組成，分別稱為主Farrow濾波器和從 Farrow濾波器，F(xiàn)arrow結(jié)構(gòu)可以分為并行濾波器組和乘加單元兩個(gè)模塊，由于 主、從Farrow濾波器的結(jié)構(gòu)完全相同，所以該裝置內(nèi)只需要實(shí)現(xiàn)一套并行濾波 器組即可，但乘加單元需要分別實(shí)現(xiàn)以接收不同的內(nèi)插參數(shù)。
所述采樣鐘頻率誤差估計(jì)模塊，用于提取收發(fā)兩端時(shí)鐘頻率偏差值， 一般以 fs /fs ^表征——即收端采樣鐘頻率與發(fā)端采樣鐘頻率的比值。對(duì)于單載波系 統(tǒng)，常用的頻偏估計(jì)算法有早-遲門算法、Mueller and Muller算法和Gardner 算法；對(duì)于多載波系統(tǒng)，常用基于導(dǎo)頻的采樣鐘頻偏估計(jì)算法。
所述環(huán)路濾波器用于跟蹤采樣鐘頻率偏差值，可采用二階濾波器實(shí)現(xiàn)，包含 比例路徑和積分路徑。
所述內(nèi)插控制器根據(jù)環(huán)路濾波器提供的采樣鐘頻偏值，分別計(jì)算主、從 Farrow濾波器的內(nèi)插參數(shù)，并控制內(nèi)插結(jié)果的輸出過(guò)程——即確定在當(dāng)前狀態(tài) 下，主從Farrow濾波器結(jié)果應(yīng)為同時(shí)有效或?yàn)橥瑫r(shí)無(wú)效或只有主Farrow濾波器 結(jié)果有效。
本發(fā)明上述的同步裝置中，采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊、采樣相位選擇控制 器以及下采樣器組成定時(shí)相位偏差補(bǔ)償裝置，定時(shí)相位偏差補(bǔ)償裝置用于從過(guò)采樣的樣值中找到信噪比最大的采樣點(diǎn)，并將其抽取出來(lái)，以保證采樣信號(hào)質(zhì)量， 降低誤碼率。
所述采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊，用于搜尋所有過(guò)采樣點(diǎn)中能量最大的樣 值。由于一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)的各個(gè)過(guò)采樣點(diǎn)實(shí)際表征的是該符號(hào)周期內(nèi)各均分相位 處的樣值，因此選取一段接收數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)采樣點(diǎn)的能量，并按所屬的不同相 位分別求能量之和，找到其中總能量最大的相位位置，并將其序列下標(biāo)號(hào)作為相 位估計(jì)結(jié)果輸出。
所述采樣相位選擇控制器根據(jù)采樣相位估計(jì)結(jié)果，控制下采樣器的樣點(diǎn)選擇 過(guò)程。
所述下采樣器對(duì)內(nèi)插器輸出的修正后的過(guò)采樣樣值進(jìn)行抽取，最終實(shí)現(xiàn)以接 近發(fā)端的采樣速率將最佳采樣位置處的樣值送入系統(tǒng)后續(xù)的其他模塊。
與現(xiàn)有的全數(shù)字接收機(jī)中符號(hào)定時(shí)同步裝置相比，本發(fā)明所述裝置具有以下 優(yōu)點(diǎn)-
(1) 將采樣時(shí)鐘頻率誤差補(bǔ)償和相位誤差補(bǔ)償分開(kāi)處理。對(duì)采樣鐘頻率誤 差的補(bǔ)償可保證收發(fā)兩端采樣頻率一致，對(duì)采樣鐘相位誤差的補(bǔ)償可保證輸出結(jié) 果始終為信噪比最大情況下得到的最佳樣值，因而可提升輸出采樣點(diǎn)的精度，提 高系統(tǒng)的整體性能，尤其是在信道噪聲較為嚴(yán)重或系統(tǒng)采用的調(diào)制方式階數(shù)較高 的情況下。
(2) 內(nèi)插器對(duì)每一個(gè)過(guò)采樣點(diǎn)均進(jìn)行插值處理，并設(shè)主、從濾波器對(duì)樣值 加以取舍，從而提高計(jì)算精度。
(3) 所采用的Farrow濾波器結(jié)構(gòu)使得濾波器參數(shù)最少，從而減少乘法器個(gè) 數(shù)，并在實(shí)現(xiàn)時(shí)重復(fù)利用輸出結(jié)果，精簡(jiǎn)乘法器冗余，提高運(yùn)算效率。
(4) 采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊通過(guò)對(duì)過(guò)采樣樣值能量在一段較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi) 的計(jì)算比較，得出應(yīng)該選擇的采樣相位，因而可以去除單次估測(cè)誤差，提高相位 選擇的準(zhǔn)確性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的總結(jié)構(gòu)框圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的Farrow濾波器框圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的采樣鐘頻率偏差補(bǔ)償裝置框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的定時(shí)相位偏差補(bǔ)償調(diào)整框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實(shí)施例。
圖1示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同歩裝置的總體結(jié)
構(gòu)框圖。
參照?qǐng)Dl，該定時(shí)同步裝置包括內(nèi)插器100，采樣時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)模塊 200，環(huán)路濾波器300，內(nèi)插控制器400，下采樣器500，采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算 模塊600，采樣相位選擇控制器700。這些部件之間的連接關(guān)系為系統(tǒng)過(guò)采樣 輸出與內(nèi)插器100的輸入連接，內(nèi)插器100的輸出同時(shí)與下采樣器500的輸入及 采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊600的輸入相連接，采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊600 的輸出與采樣相位選擇控制器700的輸入連接，采樣相位選擇控制器700的輸出 與下采樣器500的輸入連接，下采樣器500的輸出與采樣時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)模塊 200的輸入連接，采樣時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)模塊200的輸出同時(shí)與環(huán)路濾波器300 的輸入以及后續(xù)基帶處理模塊的輸入相連接，環(huán)路濾波器300的輸出與內(nèi)插控制 器400的輸入相連接，內(nèi)插控制器400的輸出與內(nèi)插器的輸入連接。
上述各模塊之間的信號(hào)傳遞關(guān)系為系統(tǒng)將12倍過(guò)采樣的樣值作為內(nèi)插器 100的輸入，內(nèi)插器100輸出修正后的樣值結(jié)果送入采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊 600，采樣相位選擇控制器700根據(jù)采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊600計(jì)算得出的 正確的采樣點(diǎn)位置，發(fā)出指令控制下采樣器500在最佳時(shí)刻完成抽樣；采樣時(shí)鐘 頻率誤差估計(jì)模塊200使用特定的基于導(dǎo)頻的頻偏估計(jì)算法計(jì)算得出采樣鐘頻 偏，內(nèi)插控制器400根據(jù)環(huán)路濾波器300饋入的采樣鐘頻偏值控制內(nèi)插器100 的工作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣值的正確修正。
內(nèi)插器IOO，用于對(duì)接收到的過(guò)采樣值進(jìn)行修正，用有限個(gè)實(shí)際采樣點(diǎn)來(lái)近 似恢復(fù)出最佳采樣時(shí)刻的樣值。
采樣鐘頻率誤差估計(jì)模塊200，用于提取收發(fā)兩端時(shí)鐘頻率偏差值， 一般以 fs' /fs表征，即收端采樣鐘頻率與發(fā)端采樣鐘頻率的比值。
環(huán)路濾波器300用于跟蹤采樣鐘頻率偏差值。內(nèi)插控制器400根據(jù)采樣鐘頻偏值，分別計(jì)算主、從Farrow濾波器的內(nèi)插 參數(shù)，并控制內(nèi)插結(jié)果的輸出過(guò)程。
采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊600，用于搜尋所有過(guò)采樣點(diǎn)中能量最大的樣值。
采樣相位選擇控制器700，用于控制下采樣器500的樣點(diǎn)選擇過(guò)程。
下采樣器500對(duì)內(nèi)插器100輸出的過(guò)采樣樣值進(jìn)行抽取，最終實(shí)現(xiàn)以接近發(fā) 端的采樣速率將最佳采樣位置處的樣值送入系統(tǒng)后續(xù)的其他模塊。
圖2示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的符號(hào)定時(shí)同步裝置的Farrow濾波器框圖。 Farrow濾波器結(jié)構(gòu)可分為并行濾波器組和乘加單元兩個(gè)模塊，輸入序列(xj為 A/D轉(zhuǎn)換器的12倍過(guò)采樣樣值，內(nèi)插參數(shù)U h是收端實(shí)際采樣時(shí)刻與正確采樣時(shí) 刻之間的歸一化距離，濾波器的輸出(y。J即為以某一采樣點(diǎn)為基準(zhǔn)，偏移"， 處的內(nèi)插樣值，從而farrow濾波器實(shí)現(xiàn)了用有限個(gè)實(shí)際采樣點(diǎn)近似恢復(fù)出最佳 采樣時(shí)刻的樣值的目標(biāo)?？紤]到FPGA實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性和占用的資源，本發(fā)明優(yōu)選實(shí) 施例中，每個(gè)Farrow濾波器采用4個(gè)并行的8抽頭FIR濾波器構(gòu)成。內(nèi)插器的 4個(gè)濾波器HM0 HM3參數(shù)為
{0，0，0， 1.00000，0，0,0， 0}
{-0.02971，0.18292，-0.74618, -0.13816， 1.00942，
-0.38219,0.12601, -0.02321}
{0.03621 ，-0.23982， 1.11018，-1.71425， 0.84299，
0.01819,-0.06911， 0.01670}
{-0.00650, 0.05691, -0.36399， 0.85241, -0.85241， 0.36399, -0. 05690， 0. 00650}
圖3示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的符號(hào)定時(shí)同步裝置的采樣鐘頻率偏差補(bǔ)償裝 置框圖。
內(nèi)插控制器400用于計(jì)算主、從Farrow濾波器的內(nèi)插參數(shù)K和v k。在一般 情況下，系統(tǒng)向主Farrow濾波器饋入內(nèi)插參數(shù)K，同時(shí)計(jì)算下一時(shí)刻的內(nèi)插參 數(shù)K+,，并且對(duì)下一時(shí)刻是否需要丟點(diǎn)或者插點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)式如下
當(dāng)0〈6w〈l時(shí)，表示下一個(gè)待估計(jì)點(diǎn)仍然落在本接收周期Ts收端內(nèi)，需要啟動(dòng)從Farrow濾波器插出一點(diǎn)，下一時(shí)刻向從Farrow濾波器饋入內(nèi)插參數(shù)vk+1= 0 k+i;
當(dāng)l〈9w〈2時(shí)，表示下一個(gè)待估計(jì)點(diǎn)落在了下一個(gè)周期1\ 內(nèi)，此時(shí)不需 要插點(diǎn)也不需要丟點(diǎn)；
當(dāng)ek+1〉2時(shí)，表示下一個(gè)待估計(jì)點(diǎn)落在了本接收周期后第二個(gè)周期L^內(nèi)， 這種情況下，主Farrow在下一個(gè)周期就不需要輸出，即丟棄一個(gè)點(diǎn)，再下一個(gè) 周期內(nèi)主Farrow恢復(fù)工作，輸入?yún)?shù)為9 k+1的小數(shù)部分。
圖4示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的符號(hào)定時(shí)同步裝置的定時(shí)相位偏差補(bǔ)償調(diào)整 框圖。
采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊600中通過(guò)一個(gè)模12計(jì)數(shù)器來(lái)記錄各采樣點(diǎn)的 相位值，同時(shí)設(shè)定12個(gè)能量累加寄存器，將各個(gè)相位處采樣點(diǎn)的能量相加存于 相應(yīng)寄存器中，然后通過(guò)排序算法找到其中數(shù)值最大的那個(gè)寄存器，從而得到了 總能量最大的采樣點(diǎn)位置，并將其序列下標(biāo)號(hào)作為相位估計(jì)結(jié)果輸出。
采樣相位選擇控制器700根據(jù)采樣相位估計(jì)結(jié)果，控制下采樣器對(duì)內(nèi)插器輸 出的修正后的過(guò)采樣樣值進(jìn)行抽取，最終實(shí)現(xiàn)以接近發(fā)端的采樣速率將最佳采樣 位置處的樣值送入系統(tǒng)后續(xù)的其他模塊。
本實(shí)施例中，將采樣時(shí)鐘頻率誤差補(bǔ)償和相位誤差補(bǔ)償分開(kāi)處理，確保輸出 結(jié)果為信噪比最大情況下得到的最佳樣值，在4QAM的調(diào)制方式下，可以使系統(tǒng) 性能獲得3dB以上的增益。
本實(shí)施例中，主、從濾波器同時(shí)計(jì)算，對(duì)每一個(gè)過(guò)采樣點(diǎn)均進(jìn)行插值處理， 并對(duì)樣值加以取舍，與只采用一個(gè)濾波器的定時(shí)同步裝置相比，可以提高計(jì)算精 度。
本實(shí)施例中，采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊600是對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)計(jì)算 后，才給出相位選擇值的，這相當(dāng)于對(duì)運(yùn)算結(jié)果做了平均處理，因而可以去除單 次估測(cè)誤差，防止相位調(diào)整過(guò)程中的抖動(dòng)，提高采樣點(diǎn)選擇的準(zhǔn)確性。
權(quán)利要求
1.一種全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置，其特征在于，包括內(nèi)插器、采樣時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)模塊、環(huán)路濾波器、內(nèi)插控制器、采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊、采樣相位選擇控制器，其中內(nèi)插器，用于在數(shù)字域通過(guò)內(nèi)插濾波器對(duì)采樣值進(jìn)行修正，使得收發(fā)兩端時(shí)鐘頻率相等；采樣時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)模塊，用于提取收發(fā)兩端時(shí)鐘頻率偏差值；環(huán)路濾波器，用于跟蹤采樣鐘頻率偏差值；內(nèi)插控制器，用于計(jì)算濾波器的內(nèi)插參數(shù)，控制內(nèi)插器工作過(guò)程；下采樣器，用于對(duì)過(guò)采樣信號(hào)樣值進(jìn)行抽??；采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊，用于估計(jì)最佳采樣點(diǎn)位置；采樣相位選擇控制器，用于確保采樣在最佳時(shí)刻進(jìn)行，使誤碼率最小；上述各模塊之間的信號(hào)傳遞關(guān)系為系統(tǒng)過(guò)采樣的樣值作為內(nèi)插器的輸入；內(nèi)插器輸出的調(diào)整后的樣值結(jié)果作為采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊的輸入，用以找到正確的采樣點(diǎn)位置；采樣相位選擇控制器發(fā)出指令控制下采樣器，使其在最佳時(shí)刻完成抽樣；下采樣器輸出的結(jié)果作為采樣時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)模塊的輸入，用以計(jì)算采樣鐘頻偏；內(nèi)插控制器根據(jù)環(huán)路濾波器饋入的采樣鐘頻偏值控制內(nèi)插器的工作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣值的正確修正。
2. 如權(quán)利要求l所述的全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置，其特征是，所述 內(nèi)插器、采樣時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)模塊、環(huán)路濾波器和內(nèi)插控制器組成釆樣鐘頻偏 補(bǔ)償裝置，該裝置通過(guò)時(shí)域內(nèi)插的方式調(diào)整收端的采樣時(shí)鐘頻率使之盡可能與發(fā) 端時(shí)鐘頻率相等，在收端采樣鐘頻率大于發(fā)端采樣鐘頻率時(shí)，內(nèi)插出估計(jì)樣值； 在發(fā)端采樣鐘頻率大于收端采樣鐘頻率時(shí)，丟棄掉估計(jì)樣值，以保證接收機(jī)以接 近發(fā)端的采樣速率將樣值送入系統(tǒng)后續(xù)的模塊。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置，其特征是， 所述內(nèi)插器用于對(duì)接收到的過(guò)采樣值進(jìn)行修正，采用Farrow結(jié)構(gòu)的數(shù)字內(nèi)插濾 波器，以每一個(gè)接收樣值為基點(diǎn)，根據(jù)內(nèi)插控制器饋入的參數(shù)^k—一即收端實(shí) 際采樣時(shí)刻與正確采樣時(shí)刻之間的索引距離，用有限個(gè)實(shí)際采樣點(diǎn)來(lái)近似恢復(fù)出最佳采樣時(shí)刻的樣值；內(nèi)插器由兩個(gè)完全相同的Farrow結(jié)構(gòu)的內(nèi)插濾波器組成， 分別稱為主Farrow和從Farrow, Farrow結(jié)構(gòu)分為并行濾波器組和乘加單元兩 個(gè)模塊，由于主、從Farrow濾波器的結(jié)構(gòu)完全相同，所以只需要實(shí)現(xiàn)一套并行 濾波器組，但乘加單元需要分別實(shí)現(xiàn)以接收不同的內(nèi)插參數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置，其特征是， 所述的采樣鐘頻率誤差估計(jì)模塊用于提取收發(fā)兩端時(shí)鐘頻率偏差值，以fs /fs s表征——即收端采樣鐘頻率與發(fā)端采樣鐘頻率的比值。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置，其特征是， 所述的環(huán)路濾波器用于跟蹤采樣鐘頻率偏差值，采用二階濾波器實(shí)現(xiàn)，包含比例 路徑和積分路徑。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置，其特征是， 所述的內(nèi)插控制器根據(jù)環(huán)路濾波器提供的采樣鐘頻偏值，分別計(jì)算主、從Farrow 濾波器的內(nèi)插參數(shù)，并控制內(nèi)插結(jié)果的輸出過(guò)程，即確定在當(dāng)前狀態(tài)下，主從 Farrow濾波器結(jié)果為同時(shí)有效或?yàn)橥瑫r(shí)無(wú)效或只有主Farrow濾波器結(jié)果有效。
7. 如權(quán)利要求1所述的全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置，其特征是，所述 的采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊、采樣相位選擇控制器以及下采樣器組成定時(shí)相位 偏差補(bǔ)償裝置，該裝置用于從過(guò)采樣的樣值中找到信噪比最大的采樣點(diǎn)，并將其 抽取出來(lái)，以降低誤碼率。
8. 如權(quán)利要求1或7所述的全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置，其特征是， 所述的采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊，用于搜尋所有過(guò)采樣點(diǎn)中能量最大的樣值位 置，并將其序列下標(biāo)號(hào)作為相位估計(jì)結(jié)果輸出。
9. 如權(quán)利要求1或7所述的全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同歩裝置，其特征是， 所述的采樣相位選擇控制器根據(jù)采樣相位估計(jì)結(jié)果，控制下采樣器的樣點(diǎn)選擇過(guò) 程。
10. 如權(quán)利要求1或7所述的全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置，其特征是， 所述的下釆樣器對(duì)內(nèi)插器輸出的過(guò)采樣樣值進(jìn)行抽取，最終實(shí)現(xiàn)以接近發(fā)端的采 樣速率將最佳采樣位置處的樣值送入系統(tǒng)后續(xù)的模塊。
全文摘要
一種數(shù)字通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的全數(shù)字接收機(jī)符號(hào)定時(shí)同步裝置，包括包括內(nèi)插器、采樣時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)模塊、環(huán)路濾波器、內(nèi)插控制器、采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊、采樣相位選擇控制器，系統(tǒng)過(guò)采樣的樣值作為內(nèi)插器的輸入；內(nèi)插器輸出的調(diào)整后的樣值結(jié)果作為采樣時(shí)鐘相位誤差計(jì)算模塊的輸入，用以找到正確的采樣點(diǎn)位置；采樣相位選擇控制器發(fā)出指令控制下采樣器，使其在最佳時(shí)刻完成抽樣；下采樣器輸出的結(jié)果作為采樣時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)模塊的輸入，用以計(jì)算采樣鐘頻偏；內(nèi)插控制器根據(jù)環(huán)路濾波器饋入的采樣鐘頻偏值控制內(nèi)插器的工作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣值的正確修正。本發(fā)明環(huán)路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易于在數(shù)字域上由硬件實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04L7/00GK101299657SQ20081003956
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者戴文怡, 峰 楊, 翁志遠(yuǎn), 良 錢, 韓書平 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)