一種低信噪比下自適應(yīng)數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字化應(yīng)答機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低信噪比下自適應(yīng)數(shù)字解調(diào)系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，對低信噪比下的解調(diào)技術(shù)提出了越來越高的要 求，尤其是深空領(lǐng)域的測控通信系統(tǒng)，具有極遠(yuǎn)距離、超長時(shí)延、極弱信號(hào)等特點(diǎn)，噪聲干擾 非常嚴(yán)重，為了有效的將遙遠(yuǎn)的微弱信號(hào)從噪聲中提取出來，要求接收設(shè)備具有很高的靈 敏度和提高信噪比能力以在極低信噪比條件下進(jìn)行解調(diào)，同時(shí)由于空間鏈路中多普勒頻移 的存在，要求接收系統(tǒng)具有較高的動(dòng)態(tài)性，能夠快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行載波相位估計(jì)和恢復(fù)。
[0003] 低信噪比解調(diào)的難點(diǎn)是載波恢復(fù)，雖然載波同步理論研究比較成熟、工程應(yīng)用也 非常普遍，但在低信噪比和高動(dòng)態(tài)共存的不利條件下，實(shí)現(xiàn)快速、低誤碼率和低損耗的解調(diào) 系統(tǒng)，而且還要兼顧復(fù)雜度和硬件的存儲(chǔ)空間，具有較高的難度和挑戰(zhàn)。
[0004] 目前還沒有可以在多速率模式下，能夠?qū)崿F(xiàn)在該領(lǐng)域可以較為快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行 自適應(yīng)的檢測速率并進(jìn)行載波恢復(fù)的解調(diào)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種低信噪比下自適應(yīng)數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的數(shù)字 解調(diào)系統(tǒng)不能在在多速率模式下，快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行自適應(yīng)的檢測速率并進(jìn)行載波恢復(fù)的 問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種低信噪比下自適應(yīng)數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)，包括：
[0007] 數(shù)字下變頻模塊，用于接收待解調(diào)信號(hào)，并將待解調(diào)信號(hào)進(jìn)行降低采樣率處理并 得到傳輸?shù)幕鶐盘?hào)；
[0008] 速率檢測模塊，用于自適應(yīng)檢測數(shù)字下變頻模塊得到的基帶信號(hào)的傳輸速率；
[0009] 載波鎖相環(huán)路，用于根據(jù)數(shù)字下變頻模塊得到的基帶信號(hào)以及速率檢測模塊得到 的傳輸速率進(jìn)行固定速率的載波恢復(fù)，得到精確的基帶信號(hào)；
[0010] 鎖定檢測模塊，用于對所述精確的基帶信號(hào)中的I支路信號(hào)、Q支路信號(hào)進(jìn)行積分 處理并根據(jù)積分結(jié)果判斷是否對所述精確的基帶信號(hào)進(jìn)行鎖定，并輸出鎖定指示信號(hào)；
[0011] 匹配濾波模塊，當(dāng)接收到所述鎖定信號(hào)后，用于將解調(diào)的基帶信號(hào)取平均，取平均 后的信號(hào)輸入位同步環(huán)模塊進(jìn)行同步處理，得到同步信號(hào)；
[0012] 數(shù)據(jù)判決模塊，用于對所述同步信號(hào)進(jìn)行判決并輸出解調(diào)后的比特序列。
[0013] 較佳地，還包括時(shí)鐘模塊，所述時(shí)鐘模塊用于為所述數(shù)字下變頻模塊、速率檢測模 塊及位同步環(huán)模塊提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。
[0014] 較佳地，所述數(shù)字下變頻模塊包括CIC抽取單元、帶通濾波器、乘法器、低通濾波 器，接收的待解調(diào)信號(hào)通過所述CIC抽取單元降低采樣率，降低采樣率的接收信號(hào)通過所述 乘法器與本振信號(hào)產(chǎn)生的載波相乘，相乘后的信號(hào)分別通過若干個(gè)低通濾波器進(jìn)行濾波并 輸出若干組待檢測速率的基帶信號(hào)。
[0015] 較佳地，所述低通濾波器的數(shù)量等于基帶信號(hào)的傳輸速率的種數(shù)，每個(gè)所述低通 濾波器的帶寬為與之對應(yīng)的基帶信號(hào)的帶寬。
[0016] 較佳地，當(dāng)發(fā)端發(fā)送的速率種數(shù)較多時(shí)，具有相鄰傳輸速率的基帶信號(hào)的帶寬對 應(yīng)采用一個(gè)低通濾波器，由該低通濾波器對相鄰帶寬的基帶信號(hào)其進(jìn)行濾波。
[0017] 較佳地，所述速率檢測模塊包括帶通濾波器、低通濾波器、第一幅度估算單元、第 二幅度估算單元、第一功率計(jì)算單元、第二功率計(jì)算單元及對比判決單元；
[0018] 基帶信號(hào)分別輸入所述帶通濾波器及低通濾波器，所述帶通濾波器濾波后的信號(hào) 經(jīng)過所述第一幅度估算單元進(jìn)行幅度計(jì)算再由所述第一功率計(jì)算單元求得第一功率值，所 述低通濾波器濾波后的信號(hào)經(jīng)過所述第二幅度估算單元進(jìn)行幅度計(jì)算再由所述第二功率 計(jì)算單元求得第二功率值，所述第一功率值與所述第二功率值輸入所述判決單元進(jìn)行對比 判決；
[0019] 若所述第一功率值大于所述第二功率值，則輸入的基帶信號(hào)的速率作為當(dāng)前檢測 通道的碼速率，此時(shí)所述判決單元輸出為1，否則所述判決單元輸出為0。
[0020] 較佳地，所述載波鎖相環(huán)路包括一可變帶寬環(huán)路濾波器，所述可變帶寬環(huán)路濾波 器隨環(huán)路的更新時(shí)間的累加逐漸縮短環(huán)路噪聲帶寬，使得所述載波鎖相環(huán)路快速得到精確 的基帶信號(hào)。
[0021] 較佳地，所述鎖定檢測模塊對所述精確的基帶信號(hào)中的I支路信號(hào)、Q支路信號(hào)進(jìn) 行積分處理后得到I支路積分值及Q支路積分值，當(dāng)I支路積分值大于Q支路積分值且I支路 積分值大于預(yù)定的鎖定門限時(shí)，則輸出鎖定指示信號(hào)。
[0022] 較佳地，所述位同步環(huán)模塊具體為一碼元同步環(huán)路，所述碼元同步環(huán)路包括 Gardner鑒相器及時(shí)鐘調(diào)整模塊，解調(diào)數(shù)據(jù)輸入所述Gardner鑒相器后再輸入所述時(shí)鐘調(diào)整 模塊，時(shí)鐘調(diào)整模塊輸出信號(hào)再與解調(diào)數(shù)據(jù)同時(shí)輸入所述Gardner鑒相器進(jìn)行同步判決并 輸出同步信號(hào)。
[0023] 較佳地，系統(tǒng)中用于濾波的濾波器均為高階濾波器，所述高階濾波器是通過并行 查找表實(shí)現(xiàn)的，并通過將多組查找表結(jié)果相加實(shí)現(xiàn)窄帶高階濾波。。
[0024] 本發(fā)明給出了一種低信噪比下自適應(yīng)數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)，在多速率模式下，能夠自適 應(yīng)的檢測速率并進(jìn)行載波恢復(fù);載波鎖相環(huán)路采用了漸變的環(huán)路帶寬，隨著環(huán)路更新時(shí)間 的增加逐漸縮短環(huán)路帶寬，提高了環(huán)路的鎖定速度和環(huán)路穩(wěn)定性;再配合Gardener定時(shí)同 步算法，使解調(diào)系統(tǒng)損失達(dá)到最低，完成低信噪比高動(dòng)態(tài)下的解調(diào)系統(tǒng)。
[0025] 該系統(tǒng)在低信噪比和高動(dòng)態(tài)共存的不利條件下，實(shí)現(xiàn)了快速、低誤碼率和低損耗 的解調(diào)系統(tǒng)，而且采用了較低復(fù)雜度的同時(shí)節(jié)省了大量的硬件的存儲(chǔ)空間，
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明低信噪比下自適應(yīng)數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明提供的數(shù)字下變頻模塊組成示意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明提供的速率檢測模塊組成示意圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明提供的載波鎖相環(huán)路組成示意圖；
[0030] 圖5為本發(fā)明提供的位同步環(huán)模塊具體組成示意圖；
[0031 ]圖6A為本發(fā)明提供的高階濾波器等效示意圖；
[0032]圖6B為本發(fā)明提供的高階濾波器具體組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 為更好地說明本發(fā)明，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明，具體 如下：
[0034] 如圖1所示，本發(fā)明提供的低信噪比下自適應(yīng)數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)，包括：
[0035] 數(shù)字下變頻模塊10,用于接收待解調(diào)信號(hào)，并將待解調(diào)信號(hào)進(jìn)行降低采樣率處理 并得到傳輸?shù)幕鶐盘?hào)；
[0036] 速率檢測模塊20,用于自適應(yīng)檢測數(shù)字下變頻模塊10得到的基帶信號(hào)的傳輸速 率；
[0037]載波鎖相環(huán)路30,用于根據(jù)數(shù)字下變頻模塊10得到的基帶信號(hào)以及速率檢測模塊 得到的傳輸速率進(jìn)行固定速率的載波恢復(fù)，得到精確的基帶信號(hào)；
[0038] 鎖定檢測模塊40,用于對所述精確的基帶信號(hào)中的I支路信號(hào)、Q支路信號(hào)進(jìn)行積 分處理并根據(jù)積分結(jié)果判斷是否對所述精確的基帶信號(hào)進(jìn)行鎖定，并輸出鎖定指示信號(hào)；
[0039] 匹配濾波模塊50，當(dāng)接收到所述鎖定信號(hào)后，用于將解調(diào)的基帶信號(hào)取平均，取平 均后的信號(hào)輸入位同步環(huán)模塊60進(jìn)行同步處理，得到同步信號(hào)；
[0040] 數(shù)據(jù)判決模塊70,用于對所述同步信號(hào)進(jìn)行判決并輸出解調(diào)后的比特序列。
[0041 ]時(shí)鐘模塊80,時(shí)鐘模塊80用于為所述數(shù)字下變頻模塊10、速率檢測模塊20及位同 步環(huán)模塊60提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。
[0042]該系統(tǒng)還包括定時(shí)調(diào)整模塊90,用于根據(jù)位同步模塊的同步情況對時(shí)鐘模塊進(jìn)行 定時(shí)調(diào)整。
[0043] 如圖2所示，數(shù)字下變頻模塊10包括CIC抽取單元11、帶通濾波器12、乘法器131及 乘法器132、低通濾波器1~N，接收的待解調(diào)信號(hào)通過CIC抽取單元11降低采樣率，降低采樣 率的接收信號(hào)通過乘法器13與本振信號(hào)產(chǎn)生的載波相乘，相乘后的信號(hào)通過低通濾波器1 ~N濾波恢復(fù)為傳輸?shù)幕鶐盘?hào)。
[0044]其中，低通濾波器的數(shù)量可以設(shè)置為與基帶信號(hào)的傳輸速率的數(shù)量相同，每個(gè)所 述低通濾波器的帶寬為與之對應(yīng)的基帶信號(hào)的帶寬。若發(fā)端可能發(fā)送的速率較多，為了節(jié) 省硬件資源，下變頻后傳輸速率相鄰的待檢測信號(hào)采用一個(gè)低通濾波器，由該低通濾波器 對相鄰帶寬的基帶信號(hào)進(jìn)行濾波。
[0045] 具體地，在本實(shí)施例中，設(shè)定可檢測的符號(hào)速率有M*N種，則低通濾波器的個(gè)數(shù)為 M*N，當(dāng)硬件資源有限時(shí)，每Μ種相鄰的檢測速率所需的低通濾波器可用一個(gè)實(shí)現(xiàn)，則低通濾 波器的個(gè)數(shù)為Ν。為了保證濾波器的性能，共用檢測的數(shù)量不宜多。通過抽取保證每個(gè)通道 輸出的數(shù)據(jù)采樣率為該通道能檢測到的速率的Κ倍(本發(fā)明中Κ值取下變頻采樣率與傳輸?shù)?最大可能碼速率的比值，故檢測更低碼速率的通道可通過抽取實(shí)現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)均為檢測碼速 率Κ倍的符號(hào)采樣率），即后續(xù)的速率檢測和解調(diào)信號(hào)處理均在Κ倍的符號(hào)采樣率下完成。由 圖1可以看出在Μ = 2的情況下，每2種相鄰傳輸速率的待檢測信號(hào)共用一個(gè)低通濾波器，共 可以