位同步鎖定檢測器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出的一種位同步鎖定檢測器，旨在提供一種能夠提供位同步環(huán)鎖定指示的裝置。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：在位同步鎖定判決電路中，受控于同相控制脈沖的積分清零濾波器依次串聯(lián)絕對值電路和固定點數(shù)累加器組成同相支路，受控于反相控制脈沖的積分清零濾波器依次串聯(lián)絕對值電路、固定點數(shù)累加器和增益調(diào)節(jié)器組成反相支路，兩支路共同相連一個輸出鎖定指示的比較器；位同步環(huán)電路同時輸出相位相差180度的控制脈沖，分別控制兩支路上的積分清零電路對輸入基帶信號作時間寬度為1個碼元的積分清零運算，比較器對來自同相支路的運算結(jié)果和反相支路的鎖定判決門限進行比較，輸出判決位同步環(huán)鎖定與否的指示。
【專利說明】位同步鎖定檢測器
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種相干通信系統(tǒng)中主要用于位同步鎖定狀態(tài)檢測判定的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)送端按照確定的時間順序，逐個傳輸數(shù)碼脈沖序列中的每個碼元。而在接收端必須有準(zhǔn)確的抽樣判決時刻才能正確判決所發(fā)送的碼元，因此，接收端必須提供一個確定抽樣判決時刻的定時脈沖序列。這個定時脈沖序列的重復(fù)頻率必須與發(fā)送的數(shù)碼脈沖序列一致，同時在最佳判決時刻(或稱為最佳相位時刻)對接收碼元進行抽樣判決。可以把在接收端產(chǎn)生這樣的定時脈沖序列稱為碼元同步，或稱位同步。實現(xiàn)位同步的方法和載波同步類似，有直接法(自同步法)和插入導(dǎo)頻法(外同步法)兩種，而直接法又分為濾波法和鎖相法。相干通信中，接收機信號經(jīng)過載波相干解調(diào)后得到基帶信號，基帶信號中包含“O”與“I”的輸入碼元，分別采用對稱的不同波形表示，位同步模塊用于定位輸入碼元調(diào)制區(qū)間并通過匹配濾波進行碼元解調(diào)。傳統(tǒng)處理中，位同步的鎖定檢測沒有獨立進行，而是依靠后續(xù)信息處理中幀同步狀態(tài)或其他相關(guān)信息進行判斷，這種處理方式實際上沒有準(zhǔn)確給出位同步鎖定狀態(tài)，而在航天測控、衛(wèi)星應(yīng)用、高速數(shù)傳等領(lǐng)域的工程應(yīng)用中，用戶往往需要準(zhǔn)確了解當(dāng)前接收機的位同步鎖定狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服傳統(tǒng)處理中位同步鎖定檢測的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種能夠適應(yīng)更寬的信噪比范圍，并能降低對輸入基帶信號功率控制要求，檢測判定結(jié)果更準(zhǔn)確可靠，能夠提供位同步環(huán)鎖定指示，對相干通信中的位同步環(huán)鎖定狀態(tài)進行檢測判定的裝置。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種位同步鎖定檢測器，包括位同步環(huán)電路和位同步鎖定判決電路，其特征在于:在位同步鎖定判決電路中，受控于同相控制脈沖的積分清零濾波器依次串聯(lián)絕對值電路和固定點數(shù)累加器組成同相支路，受控于反相控制脈沖的積分清零濾波器依次串聯(lián)絕對值電路、固定點數(shù)累加器和增益調(diào)節(jié)器組成反相支路，上述兩個支路共同相連一個輸出鎖定指示的比較器；位同步環(huán)電路同時輸出相位相差180度的同相控制脈沖與反相控制脈沖，分別控制上述兩支路上的積分清零電路對輸入基帶信號作時間寬度為I個碼元的積分清零運算，積分清零運算結(jié)果分別經(jīng)過上述兩支路上各自控制的絕對值電路、固定點數(shù)累加器得到兩路運算結(jié)果，其中，反相支路的運算結(jié)果經(jīng)過增益調(diào)節(jié)器與動態(tài)調(diào)整增益系數(shù)相乘得到鎖定判決門限，比較器對來自同相支路的運算結(jié)果和反相支路的鎖定判決門限進行比較，輸出判決位同步環(huán)鎖定與否的指示。
[0005]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:
本發(fā)明采用相位互為反相的兩個支路共同相連一個輸出鎖定指示的位同步鎖定判決電路，位同步鎖定判決電路根據(jù)位同步環(huán)進入鎖定狀態(tài)時輸入碼元與同相控制脈沖的相位具有同相關(guān)系、與反相控制脈沖的相位具有反相關(guān)系的特性，有效地提取出反映位同步環(huán)鎖定時的本質(zhì)特征，同時通過對增益調(diào)節(jié)器的增益系數(shù)進行動態(tài)調(diào)整，通過動態(tài)調(diào)整鎖定判決門限的作用，可適應(yīng)更寬的信噪比范圍，降低對輸入基帶信號的功率控制要求。因此本發(fā)明相比現(xiàn)有位同步鎖定檢測方法的信噪比范圍適應(yīng)更寬，輸入基帶信號的功率控制要求更低，無需依靠后續(xù)信息處理中幀同步狀態(tài)或其它相關(guān)信息的判斷。
[0006]本發(fā)明相比現(xiàn)有位同步鎖定檢測方法可以提供更準(zhǔn)確可靠的檢測判定結(jié)果，并且能夠適應(yīng)更寬的信噪比范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖和實施例對本專利進一步說明。
[0008]圖1是本發(fā)明位同步鎖定檢測方法原理示意圖。
[0009]圖2是輸入碼元和同相控制脈沖、反相控制脈沖的相位關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0010]在圖1描述的一個最佳實施例中，位同步鎖定檢測器主要包括:用于實現(xiàn)同時輸出相位相差180度的同相控制脈沖與反相控制脈沖的位同步環(huán)電路和用于實現(xiàn)對基帶信號進行鎖定判決的位同步鎖定判決電路。換句話說，所述位同步鎖定檢測器由兩個積分清零濾波器、兩個絕對值電路、兩個固定點數(shù)累加器、一個增益調(diào)節(jié)器、一個比較器和一個位同步環(huán)NCO電路組成。增益調(diào)節(jié)器采用乘法器實現(xiàn)鎖定判決門限的調(diào)整，位同步環(huán)NCO電路可以采用累加器實現(xiàn)同相控制脈沖與反相控制脈沖的輸出。
[0011]位同步鎖定判決電路包括依次串聯(lián)的受控于同相控制脈沖的第一積分清零濾波器、第一絕對值電路和第一固定點數(shù)累加器組成的同相支路，以及依次串聯(lián)的受控于反相控制脈沖的第二積分清零濾波器、第二絕對值電路、第二固定點數(shù)累加器和增益調(diào)節(jié)器組成的反相支路，上述兩個支路共同相連一個輸出鎖定指示的比較器。位同步環(huán)電路具有同時輸出相位相差180度的同相控制脈沖與反相控制脈沖的位同步環(huán)數(shù)字振蕩器NCO電路，所述位同步環(huán)NCO電路采用累加器實現(xiàn)，位同步環(huán)NCO電路的同相控制脈沖與反相控制脈沖的產(chǎn)生方法為:累加器在對相位控制字進行累加過程中產(chǎn)生的進位脈沖即為同相控制脈沖，對累加器的最高位進行O跳變?yōu)镮的檢測即為反相控制脈沖。上述兩個脈沖分別控制兩個積分清零電路對輸入的基帶信號作時間寬度為I個碼元的積分清零運算，積分清零運算的結(jié)果分別經(jīng)過絕對值電路、固定點數(shù)累加器得到兩路運算結(jié)果。反相支路的運算結(jié)果經(jīng)過增益調(diào)節(jié)器與增益系數(shù)相乘得到鎖定判決門限，通過動態(tài)調(diào)整增益調(diào)節(jié)器的增益系數(shù)可以動態(tài)調(diào)整鎖定判決門限。同相支路在同相控制脈沖作用下作時間寬度為I個碼元的積分清零運算，積分清零運算的結(jié)果經(jīng)過絕對值電路得到I個碼元的積分絕對值，上述結(jié)果經(jīng)過固定點數(shù)累加器，得到固定點數(shù)的碼元的積分取絕對值后的累加值加上噪聲值；反相支路在反相控制脈沖作用下作時間寬度為I個碼元的積分清零運算，積分清零運算的結(jié)果經(jīng)過絕對值電路得到I個碼元的積分絕對值，上述結(jié)果經(jīng)過固定點數(shù)累加器和增益調(diào)節(jié)器，得到噪聲值乘以增益系數(shù)，亦即鎖定判決門限。同相支路的運算結(jié)果與鎖定判決門限輸入比較器，比較器比較同相支路的運算結(jié)果與鎖定判決門限的大小，如果同相支路的運算結(jié)果大于鎖定判決門限則判決為位同步環(huán)鎖定，否則判決為位同步環(huán)不鎖定。
[0012]基帶信號分別通過受控于同相控制脈沖和反相控制脈沖的積分清零濾波器作時間寬度為I個碼元的積分清零運算，積分清零運算的結(jié)果分別經(jīng)過絕對值電路、固定點數(shù)累加器得到兩路運算結(jié)果，其中反相支路的運算結(jié)果經(jīng)過增益調(diào)節(jié)器與增益系數(shù)相乘得到鎖定判決門限，同相支路的運算結(jié)果和鎖定判決門限輸入比較器，比較器根據(jù)比較結(jié)果輸出鎖定指示。如果位同步環(huán)電路進入鎖定狀態(tài)，則輸入碼元與位同步環(huán)NCO電路輸出的同相控制脈沖的相位具有同相關(guān)系、與反相控制脈沖的相位具有反相關(guān)系，則同相支路的運算結(jié)果為對固定點數(shù)的碼元的積分取絕對值后的累加值加上噪聲值，反相支路的運算結(jié)果為噪聲值乘以增益系數(shù)，在合適的增益系數(shù)下滿足同相支路的運算結(jié)果大于鎖定判決門限，比較器判決為位同步環(huán)鎖定；如果位同步環(huán)電路沒有進入鎖定狀態(tài)，則輸入碼元與位同步環(huán)NCO電路輸出的同相控制脈沖、反相控制脈沖不存在固定的相位關(guān)系，在合適的增益系數(shù)下不滿足同相支路的運算結(jié)果大于鎖定判決門限，比較器判決為位同步環(huán)不鎖定。
[0013]固定點數(shù)累加器由累加器和計數(shù)器組成，累加器對輸入數(shù)據(jù)進行累加，同時計數(shù)器進行計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器的計數(shù)值達到固定點數(shù)后輸出累加器的值并清空累加器，如此循環(huán)，固定點數(shù)的取值可根據(jù)仿真或調(diào)試結(jié)果進行設(shè)定，也可在電路運行過程中動態(tài)配置。
[0014]增益調(diào)節(jié)器由乘法器組成，其增益系數(shù)可在電路運行過程中動態(tài)配置，用于根據(jù)不同的信噪比動態(tài)調(diào)整鎖定判決門限。
[0015]圖2描述了輸入碼元與位同步環(huán)NCO電路輸出的同相控制脈沖、反相控制脈沖的相位關(guān)系。上述電路可作為位同步環(huán)電路的一部分，可以在可編程門陣列芯片F(xiàn)PGA芯片中實現(xiàn)，也可在ASIC芯片中實現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)簡單，占用硬件資源較少。
【權(quán)利要求】
1.一種位同步鎖定檢測器，包括位同步環(huán)電路和位同步鎖定判決電路，其特征在于:在位同步鎖定判決電路中，受控于同相控制脈沖的積分清零濾波器依次串聯(lián)絕對值電路和固定點數(shù)累加器組成同相支路，受控于反相控制脈沖的積分清零濾波器依次串聯(lián)絕對值電路、固定點數(shù)累加器和增益調(diào)節(jié)器組成反相支路，上述兩個支路共同相連一個輸出鎖定指示的比較器；位同步環(huán)電路同時輸出相位相差180度的同相控制脈沖與反相控制脈沖，分別控制上述兩支路上的積分清零電路對輸入基帶信號作時間寬度為I個碼元的積分清零運算，積分清零運算結(jié)果分別經(jīng)過上述兩支路上各自控制的絕對值電路、固定點數(shù)累加器得到兩路運算結(jié)果，其中，反相支路的運算結(jié)果經(jīng)過增益調(diào)節(jié)器與動態(tài)調(diào)整增益系數(shù)相乘得到鎖定判決門限，比較器對來自同相支路的運算結(jié)果和反相支路的鎖定判決門限進行比較，輸出判決位同步環(huán)鎖定與否的指示。
2.按權(quán)利要求1所述的位同步鎖定檢測器，其特征在于:所述位同步鎖定檢測器由兩個積分清零濾波器、兩個絕對值電路、兩個固定點數(shù)累加器、一個增益調(diào)節(jié)器、一個比較器和一個位同步環(huán)NCO電路組成。
3.按權(quán)利要求1或2所述的位同步鎖定檢測器，其特征在于:同相支路在同相控制脈沖作用下作時間寬度為I個碼元的積分清零運算，積分清零運算的結(jié)果經(jīng)過絕對值電路得到I個碼元的積分絕對值，上述結(jié)果經(jīng)過固定點數(shù)累加器，得到固定點數(shù)的碼元的積分取絕對值后的累加值加上噪聲值。
4.按權(quán)利要求1或2所述的位同步鎖定檢測器，其特征在于:反相支路在反相控制脈沖作用下作時間寬度為I個碼元的積分清零運算，積分清零運算的結(jié)果經(jīng)過絕對值電路得到I個碼元的積分絕對值，上述結(jié)果經(jīng)過固定點數(shù)累加器和增益調(diào)節(jié)器，得到噪聲值乘以增益系數(shù)，亦即鎖定判決門限。
5.按權(quán)利要求1所 述的位同步鎖定檢測器，其特征在于:同相支路的運算結(jié)果與鎖定判決門限輸入比較器，比較器比較同相支路的運算結(jié)果與鎖定判決門限的大小，如果同相支路的運算結(jié)果大于鎖定判決門限則判決為位同步環(huán)鎖定，否則判決為位同步環(huán)不鎖定。
6.按權(quán)利要求1所述的位同步鎖定檢測器，其特征在于:位同步環(huán)電路具有同時輸出相位相差180度的同相控制脈沖與反相控制脈沖的位同步環(huán)數(shù)字控制振蕩器NCO電路，所述位同步環(huán)NCO電路采用累加器實現(xiàn)。
7.按權(quán)利要求6所述的位同步鎖定檢測器，其特征在于:位同步環(huán)NCO電路的同相控制脈沖與反相控制脈沖的產(chǎn)生方法為:累加器在對相位控制字進行累加過程中產(chǎn)生的進位脈沖即為同相控制脈沖，對累加器的最高位進行O跳變?yōu)镮的檢測即為反相控制脈沖。
8.按權(quán)利要求7所述的位同步鎖定檢測器，其特征在于:如果位同步環(huán)沒有進入鎖定狀態(tài)，則輸入碼元與位同步環(huán)NCO電路輸出的同相控制脈沖、反相控制脈沖不存在固定的相位關(guān)系，在合適的增益系數(shù)下不滿足同相支路的運算結(jié)果大于鎖定判決門限，比較器判決為位同步環(huán)不鎖定。
9.按權(quán)利要求1所述的位同步鎖定檢測器，其特征在于:固定點數(shù)累加器由累加器和計數(shù)器組成，累加器對輸入數(shù)據(jù)進行累加，同時計數(shù)器進行計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器的計數(shù)值達到固定點數(shù)后輸出累加器的值并清空累加器，如此循環(huán)，固定點數(shù)的取值根據(jù)仿真或調(diào)試結(jié)果進行設(shè)定，或在電路運行過程中動態(tài)配置。
10.按權(quán)利要求1所述的位同步鎖定檢測器，其特征在于:增益調(diào)節(jié)器由乘法器組成，其增益系數(shù)可在電路運行過程中 動態(tài)配置，用于根據(jù)不同的信噪比動態(tài)調(diào)整鎖定判決門限。
【文檔編號】H03L7/18GK103812505SQ201410040561
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】曾富華, 莫明威 申請人:中國電子科技集團公司第十研究所