專(zhuān)利名稱(chēng)：振幅相位鍵控?cái)?shù)字通信系統(tǒng)用的自適應(yīng)數(shù)字碼元恢復(fù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振幅相位鍵控通信系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及振幅相位鍵控?cái)?shù)字通信系統(tǒng)用的改進(jìn)的振幅相位鍵控?cái)?shù)字碼元恢復(fù)電路。
在傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，自適應(yīng)數(shù)字碼元恢復(fù)是通過(guò)對(duì)I與Q基帶信號(hào)的模擬閾值處理來(lái)完成的。任何信號(hào)都可以分解成包括同相(I)和正交信號(hào)(Q)的正交信號(hào)。在振幅相位鍵控通信信號(hào)中，發(fā)射的碼元都用在基帶正交信號(hào)上運(yùn)行的和與差電路進(jìn)行恢復(fù)。知道了在正確的采樣時(shí)間上每個(gè)信號(hào)的振幅，就可以恢復(fù)振幅相位鍵控碼元。但是，傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)一般既不能擴(kuò)展，又不能編程。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)一般不能處理非常多樣的信號(hào)群集，并且不能只利用存儲(chǔ)器上載序列，就編程處理新的信號(hào)群集。
誤鎖定檢測(cè)一般是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)位差錯(cuò)率的監(jiān)視而進(jìn)行的，后者一般涉及被加數(shù)電路的使用。因此，誤鎖定檢測(cè)比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本高。載波鎖定狀態(tài)一般是利用復(fù)雜的電路配置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)成本也比較高。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有經(jīng)過(guò)改進(jìn)的數(shù)字碼元恢復(fù)電路的振幅相位鍵控?cái)?shù)字通信系統(tǒng)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有經(jīng)過(guò)改進(jìn)的數(shù)字碼元恢復(fù)電路的振幅相位鍵控?cái)?shù)字通信系統(tǒng)，而該碼元恢復(fù)電路可以擴(kuò)展、可以編程，并提供一種以高的性能成本比實(shí)現(xiàn)載波跟蹤及恢復(fù)以及誤鎖定檢測(cè)、自動(dòng)增益控制裝置的裝置，只利用存儲(chǔ)器上載序列就能夠處理非常多樣的信號(hào)群集，以適應(yīng)新的信號(hào)群集。
為了滿(mǎn)足上述及其他目的，本發(fā)明對(duì)振幅相位鍵控?cái)?shù)字通信系統(tǒng)和對(duì)通過(guò)射頻通道發(fā)射的振幅相位鍵控碼元的處理，提供改進(jìn)方法。本發(fā)明提供一種包括本發(fā)明提出的自適應(yīng)基帶均衡器和數(shù)字碼元恢復(fù)電路，以及正交解調(diào)器的振幅相位鍵控?cái)?shù)字通信系統(tǒng)。自適應(yīng)基帶均衡器接收振幅相位鍵控信號(hào)，并輸出與接收到的振幅相位鍵控信號(hào)對(duì)應(yīng)的同相(I)和正交(Q)數(shù)字振幅值。數(shù)字碼元恢復(fù)電路包括一個(gè)儲(chǔ)存著包括多套接收的振幅相位鍵控信號(hào)的解了碼的碼元的許多8位字的可編程可尋址隨機(jī)存儲(chǔ)器，并響應(yīng)與I及Q輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的地址輸出解了碼的碼元。正交解調(diào)器處理接收到的基帶碼元，并輸出數(shù)字字，后者代表對(duì)應(yīng)于射頻信道中接收到的振幅相位鍵控碼元的恢復(fù)了的振幅相位鍵控I及Q基帶信號(hào)。
本發(fā)明的一個(gè)方面是，在碼元的中心對(duì)I及Q信號(hào)采樣，然后數(shù)字化。將I及Q信號(hào)的數(shù)字振幅輸入數(shù)字碼元恢復(fù)電路。數(shù)字碼元恢復(fù)電路是可編程的，能對(duì)通道畸變進(jìn)行自適應(yīng)，提供能優(yōu)化碼元恢復(fù)并將位差錯(cuò)率降到最低的可編程、可自適應(yīng)的判定區(qū)。
數(shù)字碼元恢復(fù)電路處理模擬I及Q成分信號(hào)電壓的數(shù)字(數(shù)字化)版本。數(shù)字碼元恢復(fù)判定區(qū)及分離閾是完全可編程的(可存儲(chǔ)器上載的)。數(shù)字碼元恢復(fù)判定邊界是自適應(yīng)的，以符合通信信道的畸變特性。數(shù)字碼元恢復(fù)電路支持對(duì)于載波恢復(fù)的數(shù)字自動(dòng)相位控制(APC)邊界判定、數(shù)字自動(dòng)增益控制(AGC)，以及數(shù)字誤鎖定檢測(cè)數(shù)據(jù)。完全可編程的碼元恢復(fù)電路可以用來(lái)處理任何大類(lèi)的振幅相位鍵控信號(hào)，并能針對(duì)給定通道的畸變進(jìn)行優(yōu)化。
本發(fā)明的另一方面是，對(duì)于接收到的每一個(gè)碼元，數(shù)字碼元恢復(fù)電路都向正交解調(diào)器輸出一位數(shù)字化(bang-bang)相位差錯(cuò)位，指出接收的信號(hào)相位是超前還是落后于估計(jì)相位。這種可編程能力，促使正交解調(diào)器中的bang-bang鎖相環(huán)，提供相干載波跟蹤與恢復(fù)。該電路處理多振幅信號(hào)，以及恒包絡(luò)信號(hào)。
由于本發(fā)明是可編程的，借助于數(shù)字碼元恢復(fù)電路簡(jiǎn)單而高精度的實(shí)現(xiàn)，由此可以將自動(dòng)增益控制誤鎖定信號(hào)作為輸出信號(hào)提供。誤鎖定檢測(cè)傳統(tǒng)上是通過(guò)對(duì)通信系統(tǒng)位差錯(cuò)率的監(jiān)測(cè)而實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是，如果bang-bang(二值)鎖相環(huán)處于誤鎖定狀態(tài)，則對(duì)于群集中的某個(gè)可以預(yù)先確定的點(diǎn)，bang-bang相的位大部分為0或?yàn)?。與由本電路提供的數(shù)字碼元恢復(fù)相連的誤鎖定檢測(cè)，提供了可編程能力，來(lái)監(jiān)測(cè)任何選定的群集點(diǎn)，并用bang-bang相的位來(lái)確定誤鎖定。監(jiān)測(cè)給定的群集，就可以使對(duì)bang-bang相的位的判定能夠在糾正鎖定狀態(tài)所需的方向上驅(qū)動(dòng)bang-bang鎖相環(huán)。bang-bang鎖相環(huán)在糾正鎖定狀態(tài)的過(guò)程中，可能碰到其他誤鎖定狀態(tài)，但是這個(gè)過(guò)程會(huì)一直重復(fù)到糾正鎖定狀態(tài)為止。
參照下面聯(lián)系附圖所作的詳細(xì)描述，會(huì)更容易明白本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的結(jié)構(gòu)元素，其中

圖1說(shuō)明用于振幅相位鍵控?cái)?shù)字通信系統(tǒng)的按照本發(fā)明的原理實(shí)現(xiàn)的振幅相位鍵控?cái)?shù)字碼元恢復(fù)電路；圖2說(shuō)明可以用于圖1數(shù)字碼元恢復(fù)電路的16QAM碼元圖；圖3說(shuō)明可以用于圖1數(shù)字碼元恢復(fù)電路的載波跟蹤bang-bang伺服圖；圖4說(shuō)明可以用于圖1數(shù)字碼元恢復(fù)電路的16QAM自動(dòng)增益控制圖；以及圖5說(shuō)明可以用于圖1數(shù)字碼元恢復(fù)電路的誤鎖定檢測(cè)圖。
現(xiàn)參見(jiàn)附圖，圖1說(shuō)明用于振幅相位鍵控?cái)?shù)字通信系統(tǒng)20的按照本發(fā)明的原理實(shí)現(xiàn)的振幅相位鍵控?cái)?shù)字碼元恢復(fù)電路10。圖2說(shuō)明用于圖1數(shù)字碼元恢復(fù)電路10的16QAM碼元圖21。圖3說(shuō)明用于圖1數(shù)字碼元恢復(fù)電路10的載波跟蹤bang-bang伺服圖22。圖4說(shuō)明用于圖1數(shù)字碼元恢復(fù)電路10的16QAM自動(dòng)增益控制圖23。圖5說(shuō)明用于圖1數(shù)字碼元恢復(fù)電路10的誤鎖定檢測(cè)圖24。
振幅相位鍵控?cái)?shù)字通信系統(tǒng)20的一部分示于圖1，它包括基帶均衡器11、本數(shù)字碼元恢復(fù)電路10以及正交解調(diào)器12。正交解調(diào)器12包括用來(lái)接收振幅相位鍵控信號(hào)13或碼元13的放大器31、包括bang-bang鎖相環(huán)33的相干檢測(cè)器32、碼元時(shí)鐘恢復(fù)電路34、I及Q采樣器及量化器電路35a，35b、以及IF增益控制電路36。IF增益控制器36有一個(gè)基準(zhǔn)電壓加于其上，和一個(gè)由數(shù)字碼元恢復(fù)電路10產(chǎn)生的bang-bang相的位。
數(shù)字碼元恢復(fù)電路10是可編程(可存儲(chǔ)器上載)電路10，它在I-Q平面上為含有一大類(lèi)振幅相位鍵控調(diào)制的接收信號(hào)作碼元判定。數(shù)字碼元恢復(fù)電路10的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)大的可尋址隨機(jī)存儲(chǔ)器10a(RAM檢索表)，其存儲(chǔ)內(nèi)容用接收的振幅相位鍵控信號(hào)13或碼元13的經(jīng)過(guò)量化的I及Q的8位數(shù)字振幅值13a尋址。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可尋址存儲(chǔ)器10a有256×256(64K)個(gè)單元(示于圖2)。每個(gè)存儲(chǔ)單元存一個(gè)8位字25，它含有對(duì)應(yīng)于接收的振幅相位鍵控信號(hào)13的解碼后的碼元”n-元組”，14。
舉例來(lái)說(shuō)，在16進(jìn)制(即16QAM)信號(hào)13的情況下，4位定義了16個(gè)可能的振幅相位鍵控(APK)碼元狀態(tài)中的每一個(gè)。在這種情況下，從數(shù)字碼元恢復(fù)電路10(存儲(chǔ)器10a)讀出4位，并作碼元判定。對(duì)于更大的APK碼元組(N-元組)，可增加位數(shù)。例如64(6-元組)，256(8-元組)，1024(10-元組)等通信信號(hào)。
本發(fā)明的這個(gè)方面擴(kuò)大存儲(chǔ)器10a中的可尋址存儲(chǔ)單元，并將數(shù)字字的大小從8位擴(kuò)大成能滿(mǎn)足更高級(jí)APK信號(hào)碼元要求的大小的字。另外，還有額外的位來(lái)確定相位跟蹤相干檢測(cè)器(未示出)的相位樣品，是落后還是超前于圖3所示的估計(jì)的相位狀態(tài)。這個(gè)數(shù)據(jù)使接收到的復(fù)雜APK序列的”bang-bang”鎖相環(huán)跟蹤變得容易，并包括圖1和圖3所示的bang-bang相的位15或自動(dòng)相控制的位15。額外的位確定接收到的碼元的振幅是大于還是小于碼元13的理想振幅。這是圖4所示的自動(dòng)增益控制位16(AGC位)。對(duì)于圖5所示的誤鎖定檢測(cè)圖所示的每一個(gè)碼元判定區(qū)，一個(gè)額外的位被指定為”誤鎖定檢測(cè)”指示位17。圖5所示的誤鎖定位17使抑制bang-bang相跟蹤系統(tǒng)中遇到的誤鎖定方式變得容易。
既然隨機(jī)存儲(chǔ)器的256×256個(gè)存儲(chǔ)單元是可編程的(可存儲(chǔ)器上載的)，恢復(fù)后的碼元13的判定區(qū)就可以隨意改變。對(duì)于諸如8PSK、12，4APK、64QAM等其他APK碼元結(jié)構(gòu)，判定區(qū)可以重新定義。另外，對(duì)于任何給定的碼元結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)對(duì)I-Q空間中的接收到的樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并以此使系統(tǒng)20自適應(yīng)，在特定的畸變通道環(huán)境中達(dá)到接近最優(yōu)的性能，使數(shù)字碼元恢復(fù)電路10的存儲(chǔ)器10a的判定區(qū)最優(yōu)化，使碼元判定的差錯(cuò)幾率減到最小。
舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于16進(jìn)制APK波形，這個(gè)數(shù)字碼元恢復(fù)電路10從自適應(yīng)基帶均衡器11接收數(shù)字I及Q振幅值13a。8位I及8位Q振幅值13a在數(shù)字碼元恢復(fù)電路10的存儲(chǔ)器10a中可尋址到256×256(64K)個(gè)存儲(chǔ)單元。每一個(gè)存儲(chǔ)單元，例如，儲(chǔ)存一個(gè)7位字25。這可以擴(kuò)大成較大的字，用于比較復(fù)雜的群集。在16進(jìn)制APK的例子中，頭4位為解碼后的碼元13定義一個(gè)4-元組14。這只是16進(jìn)制APK波形的例子。對(duì)于8進(jìn)制APK，3位代表解碼后的碼元。對(duì)于64進(jìn)制APK，6位代表解碼后的碼元。第15位是bang-bang相位差錯(cuò)位15或載波跟蹤位15。第16位是bang-bangAGC差錯(cuò)位16。第17位是誤鎖定指示位17。
任何信號(hào)13都可以分解成包括同相(I)和正交(Q)信號(hào)13a的正交信號(hào)。對(duì)于振幅相位鍵控通信(APK)信號(hào)，知道了正確采樣時(shí)間上每個(gè)信號(hào)13a的振幅，就可以恢復(fù)振幅相位鍵控碼元13。在本系統(tǒng)中，I和Q信號(hào)由I和Q采樣器和量化器電路35a，35b在碼元的中心進(jìn)行數(shù)字采樣，I和Q碼元的數(shù)字振幅輸入數(shù)字碼元恢復(fù)電路10。對(duì)于接收的每個(gè)碼元13，數(shù)字碼元恢復(fù)電路10向正交解調(diào)器12輸出AGC位，指出接收的信號(hào)13振幅是大于還是小于理想振幅。這個(gè)可編程能力驅(qū)使正交解調(diào)器12中的AGCbang-bang電路(未示出)提供高度精確的增益控制。bang-bang位流(位14-18)在正交解調(diào)器12中進(jìn)行低通濾波，并使bang-bangAGC回路閉合。
每個(gè)存儲(chǔ)單元中額外的位(誤鎖定位17)編碼成”0”或”1”，這取決于該群集中的點(diǎn)是否用作誤鎖定檢測(cè)點(diǎn)。圖3表示bang-bang載波跟蹤圖22。圖4表示AGC圖23。圖5表示誤鎖定檢測(cè)圖24。對(duì)于所有指定為”誤鎖定檢測(cè)”的點(diǎn)，都監(jiān)測(cè)bang-bang相的位，以確定是否大部分為0或?yàn)?。如果超過(guò)了可編程的0或1的比率，則bang-bang鎖相環(huán)由0或1來(lái)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)可編程的距離，來(lái)趨近正確的鎖定位置。如果遇到另一個(gè)誤鎖定，則重復(fù)該過(guò)程，直至達(dá)到正確的鎖定為止。
這樣就描述了一種新的和經(jīng)過(guò)改進(jìn)的包括數(shù)字碼元恢復(fù)電路的振幅相位鍵控?cái)?shù)字通信系統(tǒng)。應(yīng)該明白，上述實(shí)施例僅僅是許許多多應(yīng)用本發(fā)明的原理的特定的實(shí)施例之中的一些的說(shuō)明而已。很清楚，本專(zhuān)業(yè)的普通技術(shù)人員在不越出本發(fā)明的范圍的情況下，很容易設(shè)計(jì)出許多其他安排。
權(quán)利要求
1.一種振幅相位鍵控?cái)?shù)字通信系統(tǒng)，其特徵在于它包括自適應(yīng)基帶均衡器，用來(lái)接收振幅相位鍵控信號(hào)，并提供與所接收的振幅相位鍵控信號(hào)對(duì)應(yīng)的同相和正交數(shù)字振幅值，作為其輸出，包括耦合到自適應(yīng)基帶均衡器的可編程可尋址的隨機(jī)存儲(chǔ)器的數(shù)字碼元恢復(fù)電路，該均衡器用來(lái)存儲(chǔ)包括接收到的振幅相位鍵控信號(hào)的解碼后的碼元組的多個(gè)8位字，并響應(yīng)與其接收到的同相和正交輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的地址，輸出解碼后的碼元組，以及正交解調(diào)器，它耦合到數(shù)字碼元恢復(fù)電路，用來(lái)處理解碼后的碼元組，并輸出對(duì)應(yīng)于所接收的振幅相位鍵控信號(hào)恢復(fù)了的振幅相位鍵控碼元。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特徵在于所述信號(hào)包括振幅相位鍵控信號(hào)，其中K位定義了2k個(gè)可能的振幅相位鍵控(APK)碼元狀態(tài)之中的每一個(gè)，而且其中每個(gè)字的K位都從數(shù)字碼元恢復(fù)電路讀出，并進(jìn)行碼元判定。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特徵在于每個(gè)字都有一位是bang-bang相的位。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特徵在于每個(gè)字都有一位是bang-bang自動(dòng)增益控制位。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特徵在于每個(gè)字都有一位是誤鎖定檢測(cè)位。
6.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特徵在于根據(jù)該點(diǎn)是否用作誤鎖定檢測(cè)點(diǎn)而將誤鎖定位中的一個(gè)編碼成”0”或者”1”，對(duì)于所有指定為”誤鎖定檢測(cè)”的點(diǎn)，都監(jiān)測(cè)bang-bang相的位，以確定是否大部分為0或?yàn)?，如果超過(guò)了可編程的0或1的比率，則bang-bang鎖相環(huán)由0或1驅(qū)動(dòng)，使之趨近正確的鎖定位置。
全文摘要
本發(fā)明提供包括自適應(yīng)基帶均衡器、本發(fā)明的數(shù)字碼元恢復(fù)電路，以及正交解調(diào)器的振幅相位鍵控?cái)?shù)字通信系統(tǒng)。自適應(yīng)基帶均衡器接收振幅相位鍵控信號(hào)，輸出與所接收的振幅相位鍵控信號(hào)對(duì)應(yīng)的同相和正交數(shù)字振幅值。數(shù)字碼元恢復(fù)電路包括可編程可尋址的隨機(jī)存儲(chǔ)器，后者儲(chǔ)存包括所接收的振幅相位鍵控信號(hào)解碼后的碼元組的多個(gè)8位字，并根據(jù)對(duì)應(yīng)于同相和正交輸出信號(hào)的地址輸出解碼后的碼元組。正交解調(diào)器處理解碼后的碼元組，并輸出對(duì)應(yīng)于所接收的振幅相位鍵控信號(hào)的恢復(fù)了的振幅相位鍵控碼元。
文檔編號(hào)H04L27/38GK1155800SQ9612264
公開(kāi)日1997年7月30日 申請(qǐng)日期1996年10月16日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月16日
發(fā)明者F·切特?？? R·科拉列克, D·R·彭多利, F·J·史密夫 申請(qǐng)人:羅拉爾航天公司