專利名稱：無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
全數(shù)字接收機(jī)是二十世紀(jì)末隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步而蓬勃發(fā)展起來的，它是在接收機(jī)前端即中頻、高頻或靠近接收天線的地方采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將載波信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，接收機(jī)后續(xù)的功能全部用數(shù)字處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其中針對同步算法的研究是全數(shù)字接收機(jī)研究的重要組成部分。在同步算法中，無論是時鐘恢復(fù)還是載波恢復(fù)，從方法上主要都分為有數(shù)據(jù)輔助和無數(shù)據(jù)輔助兩大類。Gardner提出了應(yīng)用于BPSK及QPSK的無數(shù)據(jù)輔助時鐘恢復(fù)算法，此方法在QPSK調(diào)制方式下對載波頻偏不敏感，使得載波恢復(fù)可以位于時鐘恢復(fù)之后，在速率較低的符號速率下進(jìn)行，因而得到了廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的Gardner算法收斂時間較長，對于只有幾百到幾千個符號的突發(fā)通信模式，通常在有效接收數(shù)據(jù)開始時還沒有實(shí)現(xiàn)同步，因此不能直接應(yīng)用，需要進(jìn)行適當(dāng)修改。同樣，傳統(tǒng)的無數(shù)據(jù)輔助載波恢復(fù)算法也同樣是針對連續(xù)通信模式提出的，也存在著收斂時間過長的問題，不能直接應(yīng)用于突發(fā)通信模式而需要適當(dāng)修改。因此，傳統(tǒng)的無數(shù)據(jù)輔助時鐘恢復(fù)與載波恢復(fù)算法均無法直接應(yīng)用于數(shù)據(jù)較少的突發(fā)通信模式。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠直接應(yīng)用于無線突發(fā)通信模式的全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法及其系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法及其系統(tǒng)，包括以下步驟 S1，利用能量檢測模塊以M個采樣數(shù)據(jù)為一組，計算能量和，當(dāng)連續(xù)N次檢測到的能量和大于或等于預(yù)設(shè)門限值時，開始輸出數(shù)據(jù)有效信號及所述采樣數(shù)據(jù)中的有效數(shù)據(jù)，直至連續(xù)N次檢測到的有效數(shù)據(jù)能量和小于預(yù)設(shè)門限值時，停止輸出數(shù)據(jù)有效信號及有效數(shù)據(jù)； S2，時鐘恢復(fù)模塊存儲有效數(shù)據(jù)，并利用所述有效數(shù)據(jù)進(jìn)行時鐘恢復(fù)，然后傳輸至載波恢復(fù)模塊； S3，載波恢復(fù)模塊存儲時鐘恢復(fù)后的數(shù)據(jù)，并利用該數(shù)據(jù)進(jìn)行載波恢復(fù)。
其中，在所述步驟S1之前還包括步驟利用過采樣模塊對輸入突發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行過采樣，然后傳輸至數(shù)字下變頻模塊，所述數(shù)字下變頻模塊對所述接收到的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字下變頻，得到基帶信號，傳輸至能量檢測模塊；其中所述輸入突發(fā)數(shù)據(jù)由幀頭和幀體兩部分組成，幀體為有效數(shù)據(jù)，幀頭為較短的已知字，幀頭的作用為1、保護(hù)幀體數(shù)據(jù)能夠被完整接收。由于能量檢測及同步算法會使接收到的最初幾個數(shù)據(jù)丟失，幀頭的作用即是保護(hù)幀體有效數(shù)據(jù)的完整性。2、確定幀體的起始位置。幀頭應(yīng)當(dāng)采用具有特殊規(guī)律的字符串，以保證在接收時正確找到幀體的起始位置。
在所述步驟S2中所述時鐘恢復(fù)的方法包括以下步驟S21，參數(shù)初始化；S22，先正向從所述存儲器的第一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至最后一個數(shù)據(jù)，然后反向從最后一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至第一個數(shù)據(jù)，如此反復(fù)；S23，插值運(yùn)算；S24，2倍抽取及在正反向轉(zhuǎn)換處進(jìn)行丟點(diǎn)控制；S25，計算時鐘誤差；S26，環(huán)路濾波；S27，計算內(nèi)插控制參數(shù)；S28，判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的重復(fù)讀取存儲器數(shù)據(jù)的最大次數(shù)L，若是，則時鐘恢復(fù)結(jié)束，否則返回步驟S22。其中L為正奇數(shù)，以保證輸出數(shù)據(jù)為正向輸出。
所述步驟S23中，使用Cubic插值函數(shù)進(jìn)行插值運(yùn)算，相應(yīng)地，在所述步驟S24中在正反向轉(zhuǎn)換處進(jìn)行丟點(diǎn)控制的方法為 方法1，當(dāng)A∈S時，丟棄2個插值點(diǎn)，B∈T2，當(dāng)A∈T1時，丟棄4個插值點(diǎn)，B∈S，當(dāng)A∈Z時，丟棄2個插值點(diǎn)，B∈T1，當(dāng)A∈T2時，丟棄4個插值點(diǎn)，B∈Z；或者 方法2，當(dāng)A∈S或A∈Z時，不丟點(diǎn)，當(dāng)A∈T1或A∈T2時，丟棄2個點(diǎn)；上述的A為利用正向最后4個采樣數(shù)據(jù)所得的插值點(diǎn)，B為利用反向數(shù)據(jù)所保留的第一個插值點(diǎn)，S為最佳采樣點(diǎn)集，T1為最佳采樣點(diǎn)到零點(diǎn)之間的過渡點(diǎn)集，Z為零點(diǎn)集，T2為零點(diǎn)到最佳采樣點(diǎn)之間的過渡點(diǎn)集。
當(dāng)利用所述方法1進(jìn)行丟點(diǎn)控制時，在所述步驟S25中進(jìn)行時鐘誤差的計算公式為 正向讀取數(shù)據(jù)時 反向讀取數(shù)據(jù)時 其中，en為時鐘誤差，n為整數(shù)，T為符號周期，εn為時間偏移，
與
為最佳采樣點(diǎn)，
及
為零點(diǎn)； 當(dāng)利用所述方法2進(jìn)行丟點(diǎn)控制時，在所述步驟S2中時鐘恢復(fù)的方法中利用所述公式(1)計算時鐘誤差。
在所述步驟S27中，在正反向轉(zhuǎn)換處重新設(shè)置插值估計值的分?jǐn)?shù)部分μ的起始值時，用1-μ代替μ即可。
在所述步驟S3中所述載波恢復(fù)的方法包括以下步驟S31，參數(shù)初始化；S32，先正向從所述存儲器的第一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至最后一個數(shù)據(jù)，然后反向從最后一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至第一個數(shù)據(jù)，如此反復(fù)；S33，計算需要旋轉(zhuǎn)的相位；S34，相位旋轉(zhuǎn)；S35，相位誤差檢測；S36，停走控制；S37，環(huán)路濾波；S38，判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的重復(fù)讀取存儲器數(shù)據(jù)的最大次數(shù)L，若是，載波恢復(fù)結(jié)束，否則返回步驟S32。其中L為正奇數(shù)。
在所述步驟S33中計算需要旋轉(zhuǎn)的相位的方法為 正向讀取數(shù)據(jù)時 θn＝[θn-1+Δωn-1]mod2π(3) 反向讀取數(shù)據(jù)時 θn＝[θn-1-Δωn-1]mod2π(4) 其中，θ表示需要旋轉(zhuǎn)的相位，Δω表示計算的頻偏。
在所述步驟S35中進(jìn)行相位誤差檢測時，計算相位誤差的方法為 正向讀取數(shù)據(jù)時
反向讀取數(shù)據(jù)時
這里yn為相位旋轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)，
為相位誤差。
本發(fā)明的目的還在于提供一種無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步系統(tǒng)，包括 能量檢測模塊，用于以M個采樣數(shù)據(jù)為一組，計算能量和，當(dāng)連續(xù)N次檢測到的能量和大于或等于預(yù)設(shè)門限值時，開始輸出數(shù)據(jù)有效信號及所述采樣數(shù)據(jù)中的有效數(shù)據(jù)，直至連續(xù)N次檢測到的采樣數(shù)據(jù)能量和小于預(yù)設(shè)門限值時，停止輸出數(shù)據(jù)有效信號及有效數(shù)據(jù)； 時鐘恢復(fù)模塊，用于存儲有效數(shù)據(jù)，并利用該數(shù)據(jù)根據(jù)上述時鐘恢復(fù)方法進(jìn)行時鐘恢復(fù)，然后傳輸至載波恢復(fù)模塊；及 載波恢復(fù)模塊，用于存儲時鐘恢復(fù)后的數(shù)據(jù)，并利用該數(shù)據(jù)根據(jù)上述載波恢復(fù)方法進(jìn)行載波恢復(fù)。
所述系統(tǒng)還包括 過采樣模塊，用于對輸入突發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行過采樣，然后傳輸至數(shù)字下變頻模塊；及 數(shù)字下變頻模塊，用于對接收到的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字下變頻，然后傳輸至能量檢測模塊。
上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)通過采用先存儲再處理的方式，正反相間反復(fù)利用有限數(shù)據(jù)進(jìn)行時鐘恢復(fù)和載波恢復(fù)，取得與使用連續(xù)數(shù)據(jù)近乎一致的計算效果，實(shí)現(xiàn)對每一幀數(shù)據(jù)獨(dú)立完成時鐘恢復(fù)與載波恢復(fù)。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法流程圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的時鐘恢復(fù)方法流程圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的載波恢復(fù)方法流程圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例的能量檢測狀態(tài)機(jī)示意圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例的時鐘恢復(fù)方法中正反向轉(zhuǎn)換丟點(diǎn)控制示意圖； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)路濾波器原理圖； 圖7是本發(fā)明實(shí)施例的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖； 圖8是本發(fā)明實(shí)施例的時域恢復(fù)方法原理圖； 圖9是本發(fā)明實(shí)施例的載波恢復(fù)方法原理圖。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法流程圖，包括以下步驟 S101首先選擇信號幀總長度為3063，其中幀頭長度為63，幀體長度為3000。在全數(shù)字接收機(jī)中利用過采樣模塊對輸入I、Q兩路模擬信號進(jìn)行4倍過采樣，過采樣數(shù)據(jù)用8比特二進(jìn)制補(bǔ)碼表示，取值范圍為-128～127。然后傳輸至數(shù)字下變頻模塊，所述數(shù)字下變頻模塊對所述接收到的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字下變頻，得到基帶信號，傳輸至能量檢測模塊； S102，利用能量檢測模塊以M＝4個采樣數(shù)據(jù)為一組，I、Q兩路共八個點(diǎn)，計算其能量和，當(dāng)連續(xù)N＝3次檢測到的能量和大于或等于預(yù)設(shè)門限值時，開始輸出數(shù)據(jù)有效信號及所述采樣數(shù)據(jù)中的有效數(shù)據(jù)，直至連續(xù)3次檢測到的有效數(shù)據(jù)能量和小于預(yù)設(shè)門限值時，停止輸出數(shù)據(jù)有效信號及有效數(shù)據(jù)。具體來說，能量檢測狀態(tài)機(jī)如圖4所示，當(dāng)能量和大于或等于門限值時滿足條件A，否則滿足條件B，進(jìn)入S3狀態(tài)則輸出數(shù)據(jù)有效信號及有效數(shù)據(jù)，在S1和S2狀態(tài)保持信號不變，進(jìn)入S0狀態(tài)輸出數(shù)據(jù)無效信號。
S103，時鐘恢復(fù)模塊存儲有效數(shù)據(jù)，存儲器大小設(shè)置為16384×16比特，并利用所述有效數(shù)據(jù)進(jìn)行時鐘恢復(fù)，然后傳輸至載波恢復(fù)模塊；這里，時鐘恢復(fù)模塊的輸入是4倍符號速率，輸出是單倍符號速率。
S104，載波恢復(fù)模塊存儲時鐘恢復(fù)后的數(shù)據(jù)，存儲器大小設(shè)置為4096×16比特，并利用該數(shù)據(jù)進(jìn)行載波恢復(fù)。
其中，步驟S103所述時鐘恢復(fù)的方法流程圖如圖2所示 S201，參數(shù)初始化；取插值估值整數(shù)部分m0＝0，插值估值分?jǐn)?shù)部分μ0＝0。
S202，先正向從所述存儲器的第一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至最后一個數(shù)據(jù)，然后反向從最后一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至第一個數(shù)據(jù)，如此反復(fù)；若正向讀取數(shù)據(jù)，存儲器讀地址加1；若反向讀取數(shù)據(jù)，存儲器讀地址減1。當(dāng)正向地址到達(dá)最大地值或者反向地址到達(dá)0時，設(shè)置標(biāo)記Repeat_flag＝1，其它情況下Repeat_flag＝0。
S203，進(jìn)行插值運(yùn)算 這里Ts表示采樣周期，hI(t)為插值函數(shù)，在此選擇Cubic插值函數(shù)，插值后數(shù)據(jù)仍是4倍符號速率；上式取第I1個采樣點(diǎn)至第I2個采樣點(diǎn)進(jìn)行計算。
S204，2倍抽取及在正反向轉(zhuǎn)換處進(jìn)行丟點(diǎn)控制；其中丟點(diǎn)控制的處理方法如圖5所示，圖中實(shí)心黑點(diǎn)表示采樣點(diǎn)，空心點(diǎn)表示插值點(diǎn)，E點(diǎn)為正向最后一個采樣點(diǎn)，A點(diǎn)為利用正向最后四個采樣數(shù)據(jù)所得的插值點(diǎn)，B點(diǎn)為利用反向數(shù)據(jù)所保留的第一個插值點(diǎn)，E點(diǎn)在反向時重復(fù)一次。圖5所示為采樣時鐘略高于4倍符號速率的情形，由于正反重復(fù)，采樣數(shù)據(jù)是左右對稱的。插值后的數(shù)據(jù)點(diǎn)可以分為四類，分別屬于最佳采樣點(diǎn)集S，最佳采樣點(diǎn)到零點(diǎn)之間的過渡點(diǎn)集T1，零點(diǎn)集Z及零點(diǎn)到最佳采樣點(diǎn)之間的過渡點(diǎn)集T2。圖5(a)～(d)分別表示點(diǎn)A屬于集合S、T1、Z及T2的情況，丟點(diǎn)處理后，B分別屬于T2、S、T1及Z。其規(guī)律是，在正反轉(zhuǎn)換處，當(dāng)A∈S時，丟棄兩個插值點(diǎn)，B∈T2；當(dāng)A∈T1時，丟棄四個插值點(diǎn)，B∈S；當(dāng)A∈Z時，丟棄兩個插值點(diǎn)，B∈T1；當(dāng)A∈T2時，丟棄四個插值點(diǎn)，B∈Z。2倍抽取的方法是去掉上述過渡點(diǎn)，得到最佳采樣點(diǎn)和零點(diǎn)。
S205，計算時鐘誤差正向讀取數(shù)據(jù)時 反向讀取數(shù)據(jù)時 其中，en為時鐘誤差，n為整數(shù)，T為符號周期，εn為時間偏移，
與
為最佳采樣點(diǎn)；
及
為零點(diǎn)。需要說明的是，由于在正反轉(zhuǎn)換處S點(diǎn)及Z點(diǎn)鏡像對稱，即S點(diǎn)或Z點(diǎn)重復(fù)一次，對于反向數(shù)據(jù)，只需要按照正向數(shù)據(jù)算法取反，即是(2)式計算結(jié)果，而不再需要其它調(diào)整。
S206，環(huán)路濾波環(huán)路濾波器原理圖如圖6所示，其轉(zhuǎn)移函數(shù)為 這里gp＝1/23，gi＝1/210為常數(shù)，環(huán)路濾波器輸出為w(mn)。
S207，計算內(nèi)插控制參數(shù) mn+1＝mn+[μn+w(mn)](9) 當(dāng)Repeat_flag＝0時， μn+1＝[μn+w(mn)]mod1(10) 當(dāng)Repeat_flag＝1時， μn+1＝1-[μn+w(mn)]mod1(11) 這里[x]表示對x作下取整運(yùn)算。
在正反向轉(zhuǎn)換處重新設(shè)置插值估計值的分?jǐn)?shù)部分μ的起始值時，用1-μ代替μ即可。
S208，判斷是否達(dá)到重復(fù)讀取存儲器數(shù)據(jù)的最大次數(shù)L＝5次，若是，則時鐘恢復(fù)結(jié)束，否則返回步驟S202。
其中，步驟S104中進(jìn)行載波恢復(fù)的方法流程圖如圖3所示 S301，參數(shù)初始化，取初始相位θ0＝0，初始頻偏Δω0＝0 S302，先正向從所述存儲器的第一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至最后一個數(shù)據(jù)，然后反向從最后一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至第一個數(shù)據(jù)，如此反復(fù)；若正向讀取數(shù)據(jù)，存儲器讀地址加1；若反向讀取數(shù)據(jù)，存儲器讀地址減1。
S303，計算需要旋轉(zhuǎn)的相位；正向讀取數(shù)據(jù)時 θn＝[θn-1+Δωn-1]mod2π(3) 反向讀取數(shù)據(jù)時 θn＝[θn-1-Δωn-1]mod2π(4) 其中，θ表示需要旋轉(zhuǎn)的相位，Δω表示計算的頻偏。
S304，相位旋轉(zhuǎn)yn＝zn·exp(jθn)(12) 這里zn為載波恢復(fù)模塊輸入數(shù)據(jù)，即時鐘恢復(fù)模塊輸出數(shù)據(jù)； S305，相位誤差檢測；其中，計算相位誤差的方法為 正向讀取數(shù)據(jù)時
反向讀取數(shù)據(jù)時
這里yn為相位旋轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)，
為相位誤差。然后進(jìn)行累加，得到
(13)，這里C1＝1/2，C2＝1/27為常數(shù)； S306，停走控制 若sign(αn)≠sign(αn-1)，則En＝En-1(14) 否則En＝αn-αn-1(15) S307，環(huán)路濾波環(huán)路濾波器原理圖如圖6所示，其轉(zhuǎn)移函數(shù)為 這里gp＝1/24，gi＝1/28為常數(shù)，輸出為Δωn。
S308，判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的重復(fù)讀取存儲器數(shù)據(jù)的最大次數(shù)L＝5次，若是，載波恢復(fù)結(jié)束，否則返回步驟S302。
上述步驟S204中的丟點(diǎn)控制的處理方法可以由以下方法代替當(dāng)A∈S或A∈Z時，不丟點(diǎn)，當(dāng)A∈T1或A∈T2時，丟棄2個點(diǎn)。相應(yīng)地，上述步驟S205計算時鐘誤差的公式為公式(1)。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
選擇信號幀總長度為3063，其中幀頭長度為63，幀體長度為3000。
如圖7所示，該系統(tǒng)包括 過采樣模塊，用于對輸入I、Q兩路模擬信號進(jìn)行4倍過采樣，過采樣數(shù)據(jù)用8比特二進(jìn)制補(bǔ)碼表示，取值范圍為-128～127。然后傳輸至數(shù)字下變頻模塊； 數(shù)字下變頻模塊，對所述接收到的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字下變頻，得到基帶信號，傳輸至能量檢測模塊； 能量檢測模塊，以M＝4個采樣數(shù)據(jù)為一組，I、Q兩路共八個點(diǎn)，計算其能量和，當(dāng)連續(xù)N＝3次檢測到的能量和大于或等于預(yù)設(shè)門限值時，開始輸出數(shù)據(jù)有效信號及所述采樣數(shù)據(jù)中的有效數(shù)據(jù)，直至連續(xù)3次檢測到的有效數(shù)據(jù)能量和小于預(yù)設(shè)門限值時，停止輸出數(shù)據(jù)有效信號及有效數(shù)據(jù)。具體來說，能量檢測狀態(tài)機(jī)如圖4所示，當(dāng)能量和大于或等于門限值時滿足條件A，否則滿足條件B，進(jìn)入S3狀態(tài)則輸出數(shù)據(jù)有效信號及有效數(shù)據(jù)，在S1和S2狀態(tài)保持信號不變，進(jìn)入S0狀態(tài)輸出數(shù)據(jù)無效信號； 時鐘恢復(fù)模塊，用于存儲有效數(shù)據(jù)，存儲器大小設(shè)置為16384×16比特，并利用所述有效數(shù)據(jù)進(jìn)行時鐘恢復(fù)，然后傳輸至載波恢復(fù)模塊；這里，時鐘恢復(fù)模塊的輸入是4倍符號速率，輸出是單倍符號速率；以及 載波恢復(fù)模塊，用于存儲時鐘恢復(fù)后的數(shù)據(jù)，并利用該數(shù)據(jù)進(jìn)行載波恢復(fù)，存儲器大小設(shè)置為4096×16比特。
其中，時鐘恢復(fù)模塊進(jìn)行時鐘恢復(fù)的原理圖如圖8所示，其方法流程圖如圖2所示 S201，參數(shù)初始化；取插值估值整數(shù)部分m0＝0，插值估值分?jǐn)?shù)部分μ0＝0。
S202，先正向從所述存儲器的第一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至最后一個數(shù)據(jù)，然后反向從最后一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至第一個數(shù)據(jù)；如此反復(fù)，若正向讀取數(shù)據(jù)，存儲器讀地址加1；若反向讀取數(shù)據(jù)，存儲器讀地址減1。當(dāng)正向地址到達(dá)最大地值或者反向地址到達(dá)0時，設(shè)置標(biāo)記Repeat_flag＝1，其它情況下Repeat_flag＝0。
S203，進(jìn)行插值運(yùn)算 這里Ts表示采樣周期，hI(t)為插值函數(shù)，在此選擇Cubic插值函數(shù)，插值后數(shù)據(jù)仍是4倍符號速率；上式取第I1個采樣點(diǎn)至第I2個采樣點(diǎn)進(jìn)行計算。
S204，2倍抽取及在正反向轉(zhuǎn)換處進(jìn)行丟點(diǎn)控制；其中丟點(diǎn)控制的處理方法如圖5所示，圖中實(shí)心黑點(diǎn)表示采樣點(diǎn)，空心點(diǎn)表示插值點(diǎn)，E點(diǎn)為正向最后一個采樣點(diǎn)，A點(diǎn)為利用正向最后四個采樣數(shù)據(jù)所得的插值點(diǎn)，B點(diǎn)為利用反向數(shù)據(jù)所保留的第一個插值點(diǎn)，E點(diǎn)在反向時重復(fù)一次。圖5所示為采樣時鐘略高于4倍符號速率的情形，由于正反重復(fù)，采樣數(shù)據(jù)是左右對稱的。插值后的數(shù)據(jù)點(diǎn)可以分為四類，分別屬于最佳采樣點(diǎn)集S，最佳采樣點(diǎn)到零點(diǎn)之間的過渡點(diǎn)集T1，零點(diǎn)集Z及零點(diǎn)到最佳采樣點(diǎn)之間的過渡點(diǎn)集T2。圖5(a)～(d)分別表示點(diǎn)A屬于集合S、T1、Z及T2的情況，丟點(diǎn)處理后，B分別屬于T2、S、T1及Z。其規(guī)律是，在正反轉(zhuǎn)換處，當(dāng)A∈S時，丟棄兩個插值點(diǎn)，B∈T2；當(dāng)A∈T1時，丟棄四個插值點(diǎn)，B∈S；當(dāng)A∈Z時，丟棄兩個插值點(diǎn)，B∈T1；當(dāng)A∈T2時，丟棄四個插值點(diǎn)，B∈Z。2倍抽取的方法是去掉上述過渡點(diǎn)，得到最佳采樣點(diǎn)和零點(diǎn)。
S205，計算時鐘誤差正向讀取數(shù)據(jù)時 反向讀取數(shù)據(jù)時 其中，en為時鐘誤差，n為整數(shù)，T為符號周期，εn為時間偏移，
與
為最佳采樣點(diǎn)；
及
為零點(diǎn)。需要說明的是，由于在正反轉(zhuǎn)換處S點(diǎn)及Z點(diǎn)鏡像對稱，即S點(diǎn)或Z點(diǎn)重復(fù)一次，對于反向數(shù)據(jù)，只需要按照正向數(shù)據(jù)算法取反，即是(2)式計算結(jié)果，而不再需要其它調(diào)整。
S206，環(huán)路濾波環(huán)路濾波器原理圖如圖6所示，其轉(zhuǎn)移函數(shù)為 這里gp＝1/23，gi＝1/210為常數(shù)，環(huán)路濾波器輸出為w(mn)。
S207，計算內(nèi)插控制參數(shù) mn+1＝mn+[μn+w(mn)](9) 當(dāng)Repeat_flag＝0時， μn+1＝[μn+w(mn)]mod1(10) 當(dāng)Repeat_flag＝1時， μn+1＝1-[μn+w(mn)]mod1(11) 這里[x]表示對x作下取整運(yùn)算。
在正反向轉(zhuǎn)換處重新設(shè)置插值估計值的分?jǐn)?shù)部分μ的起始值時，用1-μ代替μ即可。
S208，判斷是否達(dá)到重復(fù)讀取存儲器數(shù)據(jù)的最大次數(shù)L＝5次，若是，則時鐘恢復(fù)結(jié)束，否則返回步驟S202。
其中，所述載波恢復(fù)模塊進(jìn)行載波恢復(fù)的原理圖如圖9所示，其方法流程圖如圖3所示 S301，參數(shù)初始化，取初始相位θ0＝0，初始頻偏Δω0＝0 S302，先正向從所述存儲器的第一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至最后一個數(shù)據(jù)，然后反向從最后一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至第一個數(shù)據(jù)，如此反復(fù)；若正向讀取數(shù)據(jù)，存儲器讀地址加1；若反向讀取數(shù)據(jù)，存儲器讀地址減1。
S303，計算需要旋轉(zhuǎn)的相位；正向讀取數(shù)據(jù)時 θn＝[θn-1+Δωn-1]mod2π(3) 反向讀取數(shù)據(jù)時 θn＝[θn-1-Δωn-1]mod2π(4) 其中，θ表示需要旋轉(zhuǎn)的相位，Δω表示計算的頻偏。
S304，相位旋轉(zhuǎn)yn＝zn·exp(jθn)(12) 這里zn為載波恢復(fù)模塊輸入數(shù)據(jù)，即時鐘恢復(fù)模塊輸出數(shù)據(jù)； S305，相位誤差檢測；其中，計算相位誤差的方法為 正向讀取數(shù)據(jù)時
反向讀取數(shù)據(jù)時
這里yn為相位旋轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)，
為相位誤差。然后進(jìn)行累加，得到
(13)，這里C1＝1/2，C2＝1/27為常數(shù)； S306，停走控制 若sign(αn)≠sign(αn-1)，則En＝En-1(14) 否則En＝αn-αn-1(15) S307，環(huán)路濾波環(huán)路濾波器原理圖如圖6所示，其轉(zhuǎn)移函數(shù)為 這里gp＝1/24，gi＝1/28為常數(shù)，輸出為Δωn。
S308，判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的重復(fù)讀取存儲器數(shù)據(jù)的最大次數(shù)L＝5，若是，載波恢復(fù)結(jié)束，否則返回步驟S302。
上述步驟S204中的丟點(diǎn)控制的處理方法可以由以下方法代替當(dāng)A∈S或A∈Z時，不丟點(diǎn)，當(dāng)A∈T1或A∈T2時，丟棄2個點(diǎn)。相應(yīng)地，上述步驟S205計算時鐘誤差的公式為公式(1)。
由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例采用先存儲再處理的方式，正反相間反復(fù)利用有限數(shù)據(jù)進(jìn)行時鐘恢復(fù)和載波恢復(fù)，取得與使用連續(xù)數(shù)據(jù)近乎一致的計算效果，實(shí)現(xiàn)對每一幀數(shù)據(jù)獨(dú)立完成時鐘恢復(fù)與載波恢復(fù)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法，其特征在于，包括以下步驟
S1，利用能量檢測模塊以M個采樣數(shù)據(jù)為一組，計算能量和，當(dāng)連續(xù)N次檢測到的能量和大于或等于預(yù)設(shè)門限值時，開始輸出數(shù)據(jù)有效信號及所述采樣數(shù)據(jù)中的有效數(shù)據(jù)，直至連續(xù)N次檢測到的采樣數(shù)據(jù)能量和小于預(yù)設(shè)門限值時，停止輸出數(shù)據(jù)有效信號及有效數(shù)據(jù)；
S2，時鐘恢復(fù)模塊存儲有效數(shù)據(jù)，并利用所述有效數(shù)據(jù)進(jìn)行時鐘恢復(fù)，然后傳輸至載波恢復(fù)模塊；
S3，載波恢復(fù)模塊存儲時鐘恢復(fù)后的數(shù)據(jù)，并利用該數(shù)據(jù)進(jìn)行載波恢復(fù)。
2、如權(quán)利要求1所述的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法，其特征在于，在所述步驟S1之前還包括步驟利用過采樣模塊對輸入突發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行過采樣，然后傳輸至數(shù)字下變頻模塊，所述數(shù)字下變頻模塊對所述接收到的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字下變頻，得到基帶信號，傳輸至能量檢測模塊。
3、如權(quán)利要求1所述的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法，其特征在于，在所述步驟S2中所述時鐘恢復(fù)的方法包括以下步驟S21，參數(shù)初始化；S22，先正向從所述存儲器的第一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至最后一個數(shù)據(jù)，然后反向從最后一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至第一個數(shù)據(jù)，如此反復(fù)；S23，插值運(yùn)算；S24，2倍抽取及在正反向轉(zhuǎn)換處進(jìn)行丟點(diǎn)控制；S25，計算時鐘誤差；S26，環(huán)路濾波；S27，計算內(nèi)插控制參數(shù)；S28，判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的重復(fù)讀取存儲器數(shù)據(jù)的最大次數(shù)L，若是，則時鐘恢復(fù)結(jié)束，否則返回步驟S22；其中L為正奇數(shù)。
4、如權(quán)利要求3所述的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法，其特征在于，所述步驟S23中，使用Cubic插值函數(shù)進(jìn)行插值運(yùn)算。
5、如權(quán)利要求4所述的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法，其特征在于，在所述步驟S24中在正反向轉(zhuǎn)換處進(jìn)行丟點(diǎn)控制方法為
方法1，當(dāng)A∈S時，丟棄2個插值點(diǎn)，B∈T2，當(dāng)A∈T1時，丟棄4個插值點(diǎn)，B∈S，當(dāng)A∈Z時，丟棄2個插值點(diǎn)，B∈T1，當(dāng)A∈T2時，丟棄4個插值點(diǎn)，B∈Z；或者
方法2，當(dāng)A∈S或A∈Z時，不丟點(diǎn)，當(dāng)A∈T1或A∈T2時，丟棄2個點(diǎn)；
上述的A為利用正向最后4個采樣數(shù)據(jù)所得的插值點(diǎn)，B為利用反向數(shù)據(jù)所保留的第一個插值點(diǎn)，S為最佳采樣點(diǎn)集，T1為最佳采樣點(diǎn)到零點(diǎn)之間的過渡點(diǎn)集，Z為零點(diǎn)集，T2為零點(diǎn)到最佳采樣點(diǎn)之間的過渡點(diǎn)集。
6、如權(quán)利要求5所述的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法，其特征在于，
當(dāng)利用所述方法1進(jìn)行丟點(diǎn)控制時，在所述步驟S25中進(jìn)行時鐘誤差的計算公式為
正向讀取數(shù)據(jù)時
反向讀取數(shù)據(jù)時
其中，en為時鐘誤差，n為整數(shù)，T為符號周期，εn為時間偏移，
與
為最佳采樣點(diǎn)，
及
為零點(diǎn)；
當(dāng)利用所述方法2進(jìn)行丟點(diǎn)控制時，在所述步驟S2中時鐘恢復(fù)的方法中利用所述公式(1)計算時鐘誤差。
7、如權(quán)利要求3所述的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法，其特征在于，在所述步驟S27中，在正反向轉(zhuǎn)換處重新設(shè)置插值估計值的分?jǐn)?shù)部分μ的起始值時，用1-μ代替μ即可。
8、如權(quán)利要求1所述的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法，其特征在于，在所述步驟S3中所述載波恢復(fù)的方法包括以下步驟S31，參數(shù)初始化；S32，先正向從所述存儲器的第一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至最后一個數(shù)據(jù)，然后反向從最后一個數(shù)據(jù)開始讀取，直至第一個數(shù)據(jù)，如此反復(fù)；S33，計算需要旋轉(zhuǎn)的相位；S34，相位旋轉(zhuǎn)；S35，相位誤差檢測；S36，停走控制；S37，環(huán)路濾波；S38，判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的重復(fù)讀取存儲器數(shù)據(jù)的最大次數(shù)L，若是，載波恢復(fù)結(jié)束，否則返回步驟S32；其中L為正奇數(shù)。
9、如權(quán)利要求8所述的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法，其特征在于，在所述步驟S33中計算需要旋轉(zhuǎn)的相位的方法為
正向讀取數(shù)據(jù)時
θn＝[θn-1+Δωn-1]mod 2π(3)
反向讀取數(shù)據(jù)時
θn＝[θn-1-Δωn-1]mod 2π(4)
其中，θ表示需要旋轉(zhuǎn)的相位，Δω表示計算的頻偏。
10、如權(quán)利要求8所述的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法，其特征在于，在所述步驟S35中進(jìn)行相位誤差檢測時，計算相位誤差的方法為
正向讀取數(shù)據(jù)時
反向讀取數(shù)據(jù)時
這里yn為相位旋轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)，
為相位誤差。
11、一種無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步系統(tǒng)，其特征在于，包括
能量檢測模塊，用于以M個采樣數(shù)據(jù)為一組，計算能量和，當(dāng)連續(xù)N次檢測到的能量和大于或等于預(yù)設(shè)門限值時，開始輸出數(shù)據(jù)有效信號及所述采樣數(shù)據(jù)中的有效數(shù)據(jù)，直至連續(xù)N次檢測到的采樣數(shù)據(jù)能量和小于預(yù)設(shè)門限值時，停止輸出數(shù)據(jù)有效信號及有效數(shù)據(jù)；
時鐘恢復(fù)模塊，用于存儲有效數(shù)據(jù)，并利用所述有效數(shù)據(jù)根據(jù)如權(quán)利要求3至7之任一所述的方法進(jìn)行時鐘恢復(fù)，然后傳輸至載波恢復(fù)模塊；及
載波恢復(fù)模塊，用于存儲時鐘恢復(fù)后的數(shù)據(jù)，并利用該數(shù)據(jù)根據(jù)如權(quán)利要求8至10之任一所述的方法進(jìn)行載波恢復(fù)。
12、如權(quán)利要求11所述的無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括
過采樣模塊，用于對輸入突發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行過采樣，然后傳輸至數(shù)字下變頻模塊；及
數(shù)字下變頻模塊，用于對接收到的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字下變頻，然后傳輸至能量檢測模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線突發(fā)通信全數(shù)字接收機(jī)無數(shù)據(jù)輔助同步方法及其系統(tǒng)，該方法包括以下步驟能量檢測模塊以M個采樣數(shù)據(jù)為一組，計算能量和，當(dāng)連續(xù)N次檢測到的能量和大于或等于預(yù)設(shè)門限值時，輸出數(shù)據(jù)有效信號及所述采樣數(shù)據(jù)中的有效數(shù)據(jù)，直至連續(xù)N次檢測到的采樣數(shù)據(jù)能量和小于預(yù)設(shè)門限值時，停止輸出數(shù)據(jù)有效信號及有效數(shù)據(jù)；時鐘恢復(fù)模塊存儲有效數(shù)據(jù)，利用其進(jìn)行時鐘恢復(fù)，然后傳輸至載波恢復(fù)模塊；載波恢復(fù)模塊存儲時鐘恢復(fù)后的數(shù)據(jù)，并利用該數(shù)據(jù)進(jìn)行載波恢復(fù)。本發(fā)明采用先存儲再處理的方式，正反相間反復(fù)利用有限數(shù)據(jù)進(jìn)行時鐘恢復(fù)和載波恢復(fù)，取得與使用連續(xù)數(shù)據(jù)近乎一致的計算效果，實(shí)現(xiàn)對每一幀數(shù)據(jù)獨(dú)立完成時鐘恢復(fù)與載波恢復(fù)。
文檔編號H04L7/00GK101562517SQ20091008537
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者彧 張, 萬曉峰, 龍 姜, 楊知行, 潘長勇 申請人:清華大學(xué)