專利名稱：數(shù)字qpsk接收機(jī)中的一種相位鎖定檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字QPSK接收機(jī)中的一種相位鎖定檢測(cè)器，屬于電通信技術(shù)領(lǐng)域 (H04)。
背景技術(shù)：
相位鎖定檢測(cè)在設(shè)計(jì)數(shù)字通信接收機(jī)的時(shí)候起到重要的監(jiān)控作用判決載波同步 的狀態(tài)并指導(dǎo)控制載波環(huán)路的參數(shù)。數(shù)字接收機(jī)中的相位恢復(fù)主要采用兩種結(jié)構(gòu)前饋和 反饋。相位鎖定是工作在反饋載波恢復(fù)環(huán)路結(jié)構(gòu)中的監(jiān)控電路。當(dāng)接收的數(shù)據(jù)符號(hào)沒有導(dǎo) 頻段的數(shù)據(jù)輔助時(shí)，反饋環(huán)路結(jié)構(gòu)又常采用非數(shù)據(jù)輔助或判決引導(dǎo)的相位誤差檢測(cè)器。特 別的針對(duì)QPSK(四相相位鍵控)信號(hào)，傳統(tǒng)環(huán)路結(jié)構(gòu)主要有Costas交叉環(huán)、一般化Costas 環(huán)和最大后驗(yàn)估計(jì)環(huán)三種相位誤差檢測(cè)環(huán)路。實(shí)際上，Costas交叉環(huán)屬于判決引導(dǎo)的誤差 檢測(cè)方式，一般化Costas環(huán)屬于非數(shù)據(jù)輔助方式。常用的鎖定檢測(cè)器結(jié)構(gòu)屬于非數(shù)據(jù)輔助 方式，實(shí)現(xiàn)時(shí)的需要至少3個(gè)乘法器和大量的寄存器完成計(jì)算。對(duì)QPSK基帶信號(hào)解調(diào)的接收機(jī)系統(tǒng)框圖如圖1所示，輸入信號(hào)x(t)經(jīng)過壓控振 蕩器(VCO)產(chǎn)生的本地載波旋轉(zhuǎn)后進(jìn)行模擬到數(shù)字的A/D采樣。采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過符號(hào)定時(shí)恢 復(fù)(STR)的輸出通過相位恢復(fù)環(huán)路來檢測(cè)、旋轉(zhuǎn)恢復(fù)殘留相偏。在鎖定檢測(cè)器輸出ζ控制 下的環(huán)路濾波器F (ζ)對(duì)相位誤差濾波，濾波器的輸出控制VC0。假設(shè)理想的自動(dòng)增益控制和理想的定時(shí)恢復(fù)，得到的兩路基帶信號(hào)同相I、正交 Q可以表示成 這里的輸入相位ek= Φ ;+Θ ，其中 k為第k個(gè)符號(hào)的相位信息，(^為相位誤 差，nc, ns為基帶噪聲。對(duì)于QPSK信號(hào)，相位誤差檢測(cè)器主要采用的三種結(jié)構(gòu)中Costas交叉環(huán)結(jié)構(gòu)，誤差 輸出為ek = IkSgn (Qk)-QkSgn (Ik)(2)一般化Costas環(huán)結(jié)構(gòu)
(3)最大后驗(yàn)估計(jì)環(huán)結(jié)構(gòu)ek = Iktanh (Qk) -Qktanh (Ik)(4)對(duì)于QPSK信號(hào)，相位鎖定檢測(cè)器輸出度量
(5)其中傳統(tǒng)的相位鎖定檢測(cè)器為yk=(2IkQkf-(I2k-Qlf (6) 這種方法實(shí)現(xiàn)時(shí)的需要至少3個(gè)乘法器。第二種傳統(tǒng)的相位鎖定檢測(cè)器為 這種方法需要2個(gè)乘法器。另一種傳統(tǒng)的鎖定檢測(cè)器Λ=2|/忍|-|《-込2|(8)這種方法需要3個(gè)乘法器。在分析以上傳統(tǒng)鎖定檢測(cè)器的基礎(chǔ)上，提出另外一種相位鎖定檢測(cè)器，其性能可 以與傳統(tǒng)的相位鎖定檢測(cè)方法比較，但是其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度要降低一些，國(guó)內(nèi)外尚未見報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種數(shù)字QPSK接收集中的相位鎖定檢測(cè)器。本發(fā)明的相位鎖定檢測(cè)器工作步驟(A)，接收的基帶信號(hào)經(jīng)過圖1中定時(shí)恢復(fù)后，進(jìn)入鎖相環(huán)。鎖相環(huán)中的環(huán)路濾波 器系數(shù)有兩組C1, Ctl分別對(duì)應(yīng)鎖定和未鎖定狀態(tài)，初始系數(shù)為Q。然后經(jīng)過圖2所示的相位 鎖定檢測(cè)器，具體如(9)。鎖定檢測(cè)器輸出為ζ。這種方法只需要1個(gè)乘法器。 (B)，在某一信噪比下，鎖定檢測(cè)器的輸出ζ和門限值比較T1,如果設(shè)定鎖定門限為 ζ > T1，則判定鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)H1,否則判定為失鎖狀態(tài)氏。(C)，當(dāng)處于鎖定狀態(tài)H1時(shí)，調(diào)整鎖相環(huán)的環(huán)路濾波器系數(shù)為Q。否則環(huán)路濾波器
4B T
系數(shù)為Q。其中環(huán)路濾波器系數(shù)，C= 乂+ ，B1T為等效環(huán)路帶寬，常常把有益效果本發(fā)明提出一種相位鎖定檢測(cè)器，性能可以和傳統(tǒng)的鎖定檢測(cè)方法比較，且在硬 件實(shí)現(xiàn)上比以前的方法要簡(jiǎn)單一些。
圖I-解調(diào)器組成框圖；圖2-新的鎖定檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)；圖3-新的鎖定檢測(cè)器S曲線比較圖；圖4-新的鎖定檢測(cè)器輸出期望圖；圖5-新的鎖定檢測(cè)器鎖定概率分布圖，SNR = 2dB, M = 128.
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施進(jìn)行進(jìn)一步的具體描述。實(shí)施中的信道噪聲采用加性白高斯噪聲、誤差檢測(cè)器采用M次方環(huán)路結(jié)構(gòu)為實(shí)例。采用這種相位鎖定檢測(cè)器工作的步驟(A)，接收的基帶信號(hào)經(jīng)過圖1中定時(shí)恢復(fù)后，進(jìn)入鎖相環(huán)，相位誤差檢測(cè)器采 用4 = 込3A。鎖相環(huán)中的初始等效帶寬為BJ = 0.005。環(huán)路濾波器系數(shù)有兩組
4B T
Ci，Cq其中α為誤差檢測(cè)器的斜率，這里由于采用的是^欠方環(huán)，所以斜率設(shè)為
1 M
1。初始值為C。= 0.0198。然后經(jīng)過圖2所示的相位鎖定檢測(cè)器，具體如
I鎖定檢測(cè)器輸出為ζ。采用M= 128個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)作為鎖定后的度量(B)，在某一信噪比SNR = 2dB下，鎖定檢測(cè)器的輸出ζ和門限值比較，如果設(shè)定鎖 定門限為ζ > T1,則判定鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)H1,否則判定為失鎖狀態(tài)氏。例如根據(jù)圖5可 以選擇門限為T1 = 0.35。(C)，當(dāng)處于鎖定狀態(tài)H1時(shí)，調(diào)整鎖相環(huán)的等效帶寬為BJ = 0. 0005。環(huán)路濾波器 系數(shù)為C1 = 0.002。否則為C。。圖3給出了幾種鎖定檢測(cè)器的S曲線輸出，在不同的相位偏差下，鎖定檢測(cè)器(7) (8) (9)輸出近似，可以發(fā)現(xiàn)，新的鎖定檢測(cè)器的S曲線表明其可以很好的執(zhí)行相位鎖定功 能。圖4給出了幾種鎖定檢測(cè)器的在不同信噪比下的輸出期望，可以發(fā)現(xiàn)新的鎖定檢 測(cè)器(9)的輸出和(7)類似，這個(gè)特性從另一方面驗(yàn)證了這種新型鎖定檢測(cè)器的性能。圖5給出了幾種鎖定檢測(cè)器在虛警和檢測(cè)概率分布情況，仿真的信噪比是2dB，采 用128個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)。可以發(fā)現(xiàn)這種檢測(cè)器和(8)中的方法有著類似的結(jié)果，可以很好的指 示鎖定狀態(tài)。綜上可以發(fā)現(xiàn)新的鎖定檢測(cè)器的性能和以前的傳統(tǒng)方法性能接近，而且其復(fù)雜度 更小，滿足設(shè)計(jì)要求。
權(quán)利要求
一種數(shù)字QPSK接收集中的相位鎖定檢測(cè)器，其特征在于(A)，接收的基帶信號(hào)經(jīng)過定時(shí)恢復(fù)后，進(jìn)入鎖相環(huán)。鎖相環(huán)中的環(huán)路濾波器系數(shù)有兩組C1，C0分別對(duì)應(yīng)鎖定和未鎖定狀態(tài)，初始系數(shù)為C0。然后經(jīng)過相位鎖定檢測(cè)器，鎖定檢測(cè)器輸出為z。這種方法只需要1個(gè)乘法器。
<mrow><mi>z</mi><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mi>M</mi></mfrac><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>M</mi></munderover><msub> <mi>y</mi> <mi>k</mi></msub><mo>,</mo> </mrow>yk＝2|IkQk|-||Ik|-|Qk||(B)，在某一信噪比下，鎖定檢測(cè)器的輸出z和門限值比較T1，如果設(shè)定鎖定門限為z＞T1，則判定鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)H1，否則判定為失鎖狀態(tài)H0。(C)，當(dāng)處于鎖定狀態(tài)H1時(shí)，調(diào)整鎖相環(huán)的環(huán)路濾波器系數(shù)為C1。否則環(huán)路濾波器系數(shù)為C0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字QPSK接收集中的相位鎖定檢測(cè)器方法，其特征在于步 驟(A)中的相位鎖定檢測(cè)器輸出為ζ。這種方法只需要1個(gè)乘法器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字QPSK接收集中的相位鎖定檢測(cè)器方法，其特征在于步驟(B)中在某一信噪比下，鎖定檢測(cè)器的輸出ζ和門限值比較T1，如果設(shè)定鎖定門限 為ζ > T1,則判定鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)H1,否則判定為失鎖狀態(tài)氏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字QPSK接收集中的相位鎖定檢測(cè)器方法，其特征在于步驟(C)中當(dāng)處于鎖定狀態(tài)H1時(shí)，調(diào)整鎖相環(huán)的環(huán)路濾波器系數(shù)為Cp否則環(huán)路濾波 器系數(shù)為Q。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)字QPSK接收機(jī)中的相位鎖定檢測(cè)器，其性能可以與傳統(tǒng)的相位鎖定檢測(cè)方法比較，但是其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度要降低一些。接收的基帶信號(hào)經(jīng)過定時(shí)恢復(fù)后，進(jìn)入鎖相環(huán)。鎖相環(huán)中的環(huán)路濾波器系數(shù)有兩組C1，C0分別對(duì)應(yīng)鎖定和未鎖定狀態(tài)，初始系數(shù)為C0。然后信號(hào)經(jīng)過新的相位鎖定檢測(cè)器。鎖定檢測(cè)器輸出為yk＝2|IkQk|-||Ik|-|Qk||。這種方法只需要1個(gè)乘法器。在某一信噪比下，鎖定檢測(cè)器的輸出z和門限值比較T1，如果設(shè)定鎖定門限為z＞T1，則判定鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)H1，否則判定為失鎖狀態(tài)H0。當(dāng)處于鎖定狀態(tài)H1時(shí)，調(diào)整鎖相環(huán)的環(huán)路濾波器系數(shù)為C1。否則環(huán)路濾波器系數(shù)為C0。
文檔編號(hào)H03L7/085GK101867540SQ201010204678
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者宋瑋 申請(qǐng)人:宋瑋