專利名稱：：用于全數(shù)字接收機(jī)的并行內(nèi)插裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及數(shù)字傳輸
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種用于全數(shù)字接收機(jī)的并行內(nèi)插裝置及方法。
背景技術(shù)：
：目前在全數(shù)字接收機(jī)的時(shí)鐘恢復(fù)中所采用的內(nèi)插方法是串行的。圖1示出已有的串行內(nèi)插實(shí)現(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)圖。在圖1中可見時(shí)間連續(xù)的脈沖幅度調(diào)制信號(hào)X(t)上的符號(hào)脈沖以間隔T均勻分布。之后x(t)由固定頻率的本地時(shí)鐘以間隔i;進(jìn)行采樣。采樣后的離散時(shí)間信號(hào)x(mTs)由內(nèi)插器完成內(nèi)插運(yùn)算，即對(duì)本地采樣時(shí)鐘與符號(hào)時(shí)鐘的差異進(jìn)行調(diào)整，得到用于符號(hào)判決的調(diào)整后的采樣值。進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算后的信號(hào)y(kTi)由定時(shí)誤差檢測(cè)器(TED)提取出時(shí)鐘誤差信號(hào)E;時(shí)鐘誤差信號(hào)E在環(huán)路濾波器中進(jìn)行積分處理后得到時(shí)鐘誤差控制字信號(hào)W;根據(jù)時(shí)鐘誤差控制字信號(hào)W，數(shù)控振蕩器(NCO)產(chǎn)生出兩個(gè)控制內(nèi)插器的信號(hào)符號(hào)時(shí)鐘C和分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)P。符號(hào)時(shí)鐘C用于確定參與插值的采樣點(diǎn)，分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)y用于插值計(jì)算。符號(hào)時(shí)鐘C和分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)反饋至內(nèi)插器，這樣這種時(shí)鐘誤差反饋控制方式的時(shí)鐘環(huán)路達(dá)到閉合。串行內(nèi)插算法成功地解決了全數(shù)字接收機(jī)的本地的獨(dú)立采樣時(shí)鐘與接收信號(hào)時(shí)鐘不同步的問題。但是串行內(nèi)插算法一次只對(duì)一個(gè)接收信號(hào)符號(hào)的一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算，即需要在一個(gè)接收信號(hào)符號(hào)周期內(nèi)完成一次乘法運(yùn)算。這一特性對(duì)器件的乘法速度提出了很高的要求，從而限制了整個(gè)全數(shù)字接收機(jī)的運(yùn)算速度。在串行內(nèi)插中，內(nèi)插器一次為一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)整，也就是說，內(nèi)插器需要在1\間隔時(shí)間完成內(nèi)插運(yùn)算0\為定時(shí)誤差檢測(cè)器TED采用的時(shí)鐘誤差檢測(cè)算法所需要的一個(gè)符號(hào)內(nèi)的內(nèi)插后的采樣點(diǎn)的時(shí)間間隔。例如，對(duì)于GarnderTED算法，1\為2TS;對(duì)于譜估計(jì)TED算法，1\為Ts)。圖2示出常用的立方多項(xiàng)式內(nèi)插的Farrow結(jié)構(gòu)。這一特性使得全數(shù)字接收機(jī)的核心處理芯片，例如FPGA或者ASIC，能支持的乘法速度成為限制全數(shù)字接收機(jī)處理速度的主要瓶頸。為了突破這一瓶頸，需要研制出在一次內(nèi)插運(yùn)算中可以同時(shí)處理多個(gè)符號(hào)的并行內(nèi)插算法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于全數(shù)字接收機(jī)的并行內(nèi)插裝置及方法，在相同處理速度下降低對(duì)芯片乘法速度的要求，提高全數(shù)字接收機(jī)的整體處理速度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于全數(shù)字接收機(jī)的并行內(nèi)插裝置，該裝置包括輸入單元，用于接收經(jīng)本地時(shí)鐘采樣后的多個(gè)采樣點(diǎn)，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換后輸入到并行內(nèi)插單元；并行內(nèi)插單元，包括多個(gè)內(nèi)插器，用于并行進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算；定時(shí)誤差檢測(cè)單元，用于接收并行內(nèi)插單元內(nèi)插運(yùn)算后輸出的信號(hào)，并提取出時(shí)鐘誤差信號(hào)；環(huán)路濾波單元，用于根據(jù)所提取的時(shí)鐘誤差信號(hào)計(jì)算出時(shí)鐘誤差控制信號(hào)；數(shù)控振蕩單元，用于根據(jù)所述時(shí)鐘誤差控制信號(hào)獲取分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)和符號(hào)時(shí)鐘，并將所述分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)和符號(hào)時(shí)鐘反饋到并行內(nèi)插單元，以控制內(nèi)插運(yùn)算。其中，當(dāng)所述并行內(nèi)插裝置為單符號(hào)并行內(nèi)插裝置，所述輸入單元為延時(shí)存儲(chǔ)器，所述延時(shí)存儲(chǔ)器用于在接收多個(gè)采樣點(diǎn)后，對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換得到矢量輸入信號(hào)3e,并將該矢量輸入信號(hào);f輸出到并行內(nèi)插單元，矢量輸入信號(hào)S保證完成單符號(hào)內(nèi)所有采樣點(diǎn)的內(nèi)插運(yùn)算；所述并行內(nèi)插單元中內(nèi)插器個(gè)數(shù)為單符號(hào)內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，用于并行進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算，得到矢量輸出信號(hào)^;所述數(shù)控振蕩單元的輸出為矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)^及標(biāo)量符號(hào)時(shí)鐘，所述標(biāo)量符號(hào)時(shí)鐘用于確定參與插值運(yùn)算的采樣點(diǎn)。其中，當(dāng)所述并行內(nèi)插裝置為多符號(hào)并行內(nèi)插裝置，所述輸入單元為復(fù)合器，所述復(fù)合器用于在接收到多符號(hào)采樣點(diǎn)后，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，得到多個(gè)列矢量，然后對(duì)多個(gè)列矢量進(jìn)行復(fù)合處理，得到輸入矩陣X，并輸出；其中，列矢量個(gè)數(shù)與多符號(hào)個(gè)數(shù)相同，且每個(gè)列矢量完成單符號(hào)并行內(nèi)插運(yùn)算；所采用的多符號(hào)的并行內(nèi)插單元由多個(gè)單符號(hào)的并行內(nèi)插單元組成，單符號(hào)的并行內(nèi)插單元的個(gè)數(shù)為多符號(hào)的個(gè)數(shù)，每一單符號(hào)的并行內(nèi)插單元以一列矢量作為輸入進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算后得到矢量輸出信號(hào)J)，各單符號(hào)的并行內(nèi)插單元得到的矢量輸出信號(hào)-復(fù)合為輸出矩陣Y并輸出；所述定時(shí)誤差檢測(cè)單元的個(gè)數(shù)為多符號(hào)的個(gè)數(shù)，每一定時(shí)誤差檢測(cè)單元以一矢量輸出信號(hào)3H乍為輸入提取出時(shí)鐘誤差信號(hào)，各定時(shí)誤差檢測(cè)單元得到的時(shí)鐘誤差信號(hào)復(fù)合為矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g并輸出；所述環(huán)路濾波單元對(duì)所述矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g進(jìn)行并行計(jì)算，得到矢量時(shí)鐘誤差控制信號(hào)W;所述數(shù)控振蕩單元根據(jù)所述時(shí)鐘誤差控制信號(hào)W并行計(jì)算出由矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)P組成的分?jǐn)?shù)間隔矩陣M及矢量符號(hào)時(shí)鐘，并將所述分?jǐn)?shù)間隔矩陣和矢量符號(hào)時(shí)鐘反饋給并行內(nèi)插單元。其中，所述環(huán)路濾波單元包括積分信號(hào)輸入單元，用于接收定時(shí)誤差檢測(cè)單元輸出的矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)E;積分單元，用于對(duì)接收的矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g中的每一分量進(jìn)行積分，積分運(yùn)算通過將矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g的全部分量相加后再延遲反饋來(lái)進(jìn)行。其中，所述定時(shí)誤差檢測(cè)單元為采用Gardner算法的定時(shí)誤差檢測(cè)器或采用譜估計(jì)算法的定時(shí)誤差檢測(cè)器。本發(fā)明還提供了一種用于全數(shù)字接收機(jī)的并行內(nèi)插方法，該方法包括以下步驟Sl，接收經(jīng)本地時(shí)鐘采樣后的多個(gè)采樣點(diǎn)，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換后輸出；S2，采用多個(gè)內(nèi)插器組成的并行內(nèi)插單元，并行進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算；S3，利用定時(shí)誤差檢測(cè)單元接收內(nèi)插運(yùn)算后輸出的信號(hào)，并提取出時(shí)鐘誤差信號(hào)；S4，根據(jù)所提取的時(shí)鐘誤差信號(hào)計(jì)算出時(shí)鐘誤差控制信號(hào)；S5，根據(jù)所述時(shí)鐘誤差控制信號(hào)獲取分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)和符號(hào)時(shí)鐘，并將所述分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)和符號(hào)時(shí)鐘反饋到并行內(nèi)插單元，以控制內(nèi)插器的內(nèi)插運(yùn)算。其中，當(dāng)進(jìn)行單符號(hào)并行內(nèi)插運(yùn)算時(shí)，步驟S1中，在接收到用于對(duì)單符號(hào)內(nèi)進(jìn)行內(nèi)插的采樣點(diǎn)后，對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換得到矢量輸入信號(hào)3并輸出，矢量輸入信號(hào)3f保證完成單符號(hào)內(nèi)所有采樣點(diǎn)的內(nèi)插運(yùn)算；步驟S2中，所述內(nèi)插器的個(gè)數(shù)為單符號(hào)內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，多個(gè)內(nèi)插器的并行內(nèi)插運(yùn)算得到矢量輸出信號(hào)，；步驟S5中，所述數(shù)控振蕩單元的輸出為矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)p，及標(biāo)量符號(hào)時(shí)鐘，所述標(biāo)量符號(hào)時(shí)鐘用于確定參與插值運(yùn)算的采樣點(diǎn)。其中，當(dāng)進(jìn)行多符號(hào)并行內(nèi)插運(yùn)算時(shí)，步驟S1中，在接收到多符號(hào)采樣點(diǎn)后，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，得到多個(gè)列矢量，然后對(duì)多個(gè)列矢量進(jìn)行復(fù)合處理，得到輸入矩陣X并輸出；其中，列矢量個(gè)數(shù)與多符號(hào)個(gè)數(shù)相同，且每個(gè)列矢量能夠完成單符號(hào)并行內(nèi)插；步驟S2中，所采用的多符號(hào)的并行內(nèi)插單元由多個(gè)單符號(hào)的并行內(nèi)插單元組成，個(gè)數(shù)為多符號(hào)的個(gè)數(shù)，每一單符號(hào)的并行內(nèi)插單元以一列矢量作為輸入進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算后得到矢量輸出信號(hào)3>，各單符號(hào)的并行內(nèi)插單元得到的矢量輸出信號(hào)-復(fù)合為輸出矩陣Y并輸出；步驟S3中，所采用的定時(shí)誤差檢測(cè)單元的個(gè)數(shù)為多符號(hào)的個(gè)數(shù)，每一定時(shí)誤差檢測(cè)單元以一矢量輸出信號(hào)JH乍為輸入提取出時(shí)鐘誤差信號(hào)，各定時(shí)誤差檢測(cè)單元得到的時(shí)鐘誤差信號(hào)復(fù)合為矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g并輸出；步驟S4中，對(duì)所述矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g并行計(jì)算得到矢量時(shí)鐘誤差控制信號(hào)W;步驟S5中，根據(jù)所述時(shí)鐘誤差控制信號(hào)W并行計(jì)算出由矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)^組成的分?jǐn)?shù)間隔矩陣M及矢量符號(hào)時(shí)鐘，并將所述分?jǐn)?shù)間隔矩陣和矢量符合時(shí)鐘反饋至并行內(nèi)插單元。其中，在步驟S5中，通過反饋溢出的矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)戶控制內(nèi)插器的內(nèi)插運(yùn)算，溢出的矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)兩超足以下條件當(dāng)矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)^的各個(gè)分量值在超過Sl，對(duì)多個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換得到矢量輸入信號(hào)3e并輸出；S2，采用多個(gè)內(nèi)插器并行進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算，所采用的內(nèi)插器的個(gè)數(shù)為單符號(hào)內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，多個(gè)內(nèi)插器的并行內(nèi)插運(yùn)算得到矢量輸出信號(hào)-;S3，采用定時(shí)誤差檢測(cè)單元接收矢量輸出信號(hào)f并提取出時(shí)鐘誤差信號(hào)；S4，利用環(huán)路濾波單元根據(jù)所提取的時(shí)鐘誤差信號(hào)計(jì)算出時(shí)鐘誤差控制信號(hào)；S5，采用數(shù)控振蕩單元根據(jù)所述時(shí)鐘誤差控制信號(hào)輸出矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)為^，及用于對(duì)單符號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘控制的標(biāo)量符號(hào)時(shí)鐘，并反饋到并行內(nèi)插單元控制內(nèi)插器的內(nèi)插運(yùn)算完成時(shí)鐘恢復(fù)。為了方便討論，這里的時(shí)鐘恢復(fù)討論以每個(gè)符號(hào)大約4個(gè)采樣點(diǎn)的情況為例；且定時(shí)誤差檢測(cè)TED算法以譜估計(jì)算法為例，這是為了完整地把4個(gè)內(nèi)插后的采樣點(diǎn)都描述出來(lái)。其他的定時(shí)誤差檢測(cè)TED算法如DTTL和Gardner算法，內(nèi)插過程可以在此基礎(chǔ)上方便地以省略掉部分內(nèi)插后的采樣點(diǎn)來(lái)理解。圖6a圖6c示出串行內(nèi)插和單符號(hào)并行內(nèi)插的比較圖。圖中以半圓代表每個(gè)單符號(hào)。同時(shí)為討論方便定義4個(gè)理想采樣點(diǎn)為峰點(diǎn)P3、界點(diǎn)P1、和兩個(gè)腰點(diǎn)P2、P4。對(duì)于采用Gardner算法進(jìn)行TED檢測(cè)來(lái)說，峰點(diǎn)P3和界點(diǎn)Pl是兩個(gè)所需的內(nèi)插后的采樣點(diǎn)。在圖6a示出利用分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)指導(dǎo)內(nèi)插器進(jìn)行串行內(nèi)插運(yùn)算的的時(shí)鐘恢復(fù)過程。在過采樣(4TS<T)的情況下，分?jǐn)?shù)間隔P下跳變，這時(shí)的內(nèi)插后的采樣點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)"重疊";而在欠采樣(4TS>T)的情況下，分?jǐn)?shù)間隔P上跳變，這時(shí)的內(nèi)插后的采樣點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)"縫隙"。在串行內(nèi)插中的時(shí)鐘恢復(fù)是以采樣點(diǎn)為單位，定時(shí)誤差檢測(cè)TED可以根據(jù)符號(hào)時(shí)鐘C的指示逐點(diǎn)在出現(xiàn)"重疊"和"縫隙"的時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整，從而保證TED計(jì)算出正確的時(shí)鐘誤差結(jié)果。上述T為本地時(shí)鐘采樣前時(shí)間連續(xù)的脈沖幅度調(diào)制信號(hào)x(t)上的周期T，Ts為本地時(shí)鐘的采樣周期。而在本實(shí)施例中單符號(hào)并行內(nèi)插中的時(shí)鐘恢復(fù)是以符號(hào)為單位，在出現(xiàn)"重疊"和"縫隙"的時(shí)刻無(wú)法進(jìn)行逐點(diǎn)的調(diào)整。這時(shí)需要采用P值溢出的方法來(lái)保證單符號(hào)并行內(nèi)插的正確結(jié)果。P值溢出是當(dāng)P的各個(gè)分量值在超過[O，l)區(qū)間的時(shí)刻發(fā)生在單個(gè)符號(hào)內(nèi)的情況時(shí)，-中單個(gè)的超過[O，l)區(qū)間的分量值先不進(jìn)行取模運(yùn)算，而是等待^的全部分量一起跳變，如圖6b。在過采樣的情況下，^跳變前的最后一個(gè)符號(hào)中的最后一個(gè)采樣點(diǎn)被跳過不被作為內(nèi)插的基點(diǎn)，戶跳變時(shí)的符號(hào)時(shí)鐘周期延長(zhǎng)到(N+1)TS，N為單符號(hào)內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，即延遲到5TS;在欠采樣的情況下，/2跳變前的最后一個(gè)符號(hào)中的最后一個(gè)采樣點(diǎn)被重復(fù)兩次作為內(nèi)插的"基點(diǎn)"，P跳變時(shí)的符號(hào)時(shí)鐘周期縮短到(N_1)TS，即縮短到3TS。在/2不跳變的時(shí)刻，每個(gè)采樣作且僅作為內(nèi)插的基點(diǎn)一次。這樣通過溢出的矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)P和符號(hào)時(shí)鐘周期調(diào)整的聯(lián)合處理下，并行內(nèi)插的矢量輸出-總是保持著正確的結(jié)構(gòu)，即具有適合TED算法的固定內(nèi)插后采樣點(diǎn)順序的-。單符號(hào)并行內(nèi)插的TED根據(jù)-的固定結(jié)構(gòu)計(jì)算出當(dāng)前符號(hào)的時(shí)鐘誤差值。圖7示出單符號(hào)并行內(nèi)插中各個(gè)信號(hào)的仿真波形圖。從圖7中可以看到在分?jǐn)?shù)間隔矢量P第一次跳變時(shí)，卯勺3個(gè)分量溢出；而在別勺第二次跳變時(shí)，鄰勺2個(gè)分量溢出。對(duì)比串行輸入數(shù)據(jù)可以見，輸入數(shù)據(jù)在內(nèi)插點(diǎn)P3中得到了恢復(fù)。實(shí)施例2依照本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，用于全數(shù)字接收機(jī)的并行內(nèi)插裝置及方法，采用對(duì)多符號(hào)內(nèi)的所有采樣點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行內(nèi)插處理的單符號(hào)并行內(nèi)插方法。如圖8示出多符號(hào)并行內(nèi)插的總體結(jié)構(gòu)圖。其中輸入矩陣X、輸出矩陣Y、分?jǐn)?shù)間隔矩陣M都由單符號(hào)并行內(nèi)插中的矢量形式的h，、戶拓展為矩陣形式；時(shí)鐘誤差信號(hào)E、時(shí)鐘恢復(fù)控制字W、幀時(shí)鐘C都由單符號(hào)并行內(nèi)插中的標(biāo)量形式的E、W、C拓展為矢量形式。該用于全數(shù)字接收機(jī)的并行內(nèi)插裝置包括復(fù)合器，在接收完能夠完成多符號(hào)并行內(nèi)插的采樣點(diǎn)后，對(duì)能夠完成單符號(hào)并行內(nèi)插的采樣點(diǎn)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換得到一列矢量，多列矢量復(fù)合為輸入矩陣X并輸出。多個(gè)單符號(hào)并行內(nèi)插單元，所采用的單符號(hào)并行內(nèi)插單元的個(gè)數(shù)為多符號(hào)的個(gè)數(shù)，每一單符號(hào)并行內(nèi)插單元以矩陣X的一列矢量作為輸入進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算后得到矢量輸出信號(hào)？，各單符號(hào)并行內(nèi)插單元得到的矢量輸出信號(hào)f復(fù)合為輸出矩陣Y并輸出。多個(gè)定時(shí)誤差檢測(cè)單元，其個(gè)數(shù)為多符號(hào)的個(gè)數(shù)，每一定時(shí)誤差檢測(cè)器以一矢量信號(hào)3M乍為輸入提取出時(shí)鐘誤差信號(hào)，各定時(shí)誤差檢測(cè)器得到的時(shí)鐘誤差信號(hào)復(fù)合為矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)t并輸出；環(huán)路濾波單元，用于對(duì)所述矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g并行計(jì)算得到矢量時(shí)鐘誤差控制信號(hào)w;數(shù)控振蕩單元，用于根據(jù)所述時(shí)鐘誤差控制信號(hào)W并行計(jì)算出由矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)P組成的分?jǐn)?shù)間隔矩陣M及矢量符號(hào)時(shí)鐘(幀時(shí)鐘)并反饋，并反饋到單符號(hào)并行內(nèi)插單元控制內(nèi)插器的內(nèi)插運(yùn)算。為了討論方便，定義多符號(hào)并行內(nèi)插的幀。一個(gè)幀是指多符號(hào)并行內(nèi)插一次進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算的全部符號(hào)。一個(gè)幀中包含的符號(hào)數(shù)定義為幀大小，記為m。m為2、3、4的多符號(hào)并行內(nèi)插被稱為雙、三、四符號(hào)并行內(nèi)插。圖9示出雙符號(hào)并行內(nèi)插中的復(fù)合器MUX的結(jié)構(gòu)圖。MUX的輸出X是一組完備的適用于當(dāng)前所采用內(nèi)插算法和TED算法的輸入數(shù)據(jù)。輸入矩陣X的每一個(gè)列矢量對(duì)應(yīng)一幀中一個(gè)符號(hào)的輸入矢量。圖IO示出雙符號(hào)并行內(nèi)插中的并行內(nèi)插單元結(jié)構(gòu)。雙符號(hào)并行內(nèi)插器由單符號(hào)并行內(nèi)插單元1和單符號(hào)并行內(nèi)插單元2組成。輸入矩陣X和分?jǐn)?shù)間隔矩陣M的對(duì)應(yīng)矢量在矢量形式的幀時(shí)鐘C的對(duì)應(yīng)分量的控制下各自完成對(duì)應(yīng)符號(hào)的單符號(hào)并行內(nèi)插運(yùn)算，各自得到的矢量輸出f再?gòu)?fù)合稱為輸出矩陣Y。圖lla示出雙符號(hào)并行內(nèi)插中采用譜估計(jì)法的并行TED結(jié)構(gòu)圖。雙符號(hào)并行內(nèi)插中的并行TED由兩個(gè)單符號(hào)并行內(nèi)插TED組成。圖llb為雙符號(hào)并行內(nèi)插中的Gardenr算法的并行TED結(jié)構(gòu)圖。圖12示出雙符號(hào)并行內(nèi)插時(shí)的環(huán)路濾波單元的結(jié)構(gòu)圖，環(huán)路濾波單元包括積分信號(hào)輸入單元，用于接收定時(shí)誤差檢測(cè)單元輸出的矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g;積分單元，用于對(duì)接收的矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g中的每一分量進(jìn)行積分，積分運(yùn)算由將矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g的全部分量相加再延遲反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣根據(jù)矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g，并行環(huán)路濾波器計(jì)算出并行時(shí)鐘誤差控制字信號(hào)^。并行NC0根據(jù)畝計(jì)算出分?jǐn)?shù)間隔矩陣M，并反饋至并行內(nèi)插器，完成內(nèi)插運(yùn)算。圖13a圖13b示出由單符號(hào)并行內(nèi)插到雙符號(hào)并行內(nèi)插的演化過程。圖13a示出的是一個(gè)欠采樣的情形。由單符號(hào)并行內(nèi)插到雙符號(hào)并行內(nèi)插的演化是由以下步驟得到的單符號(hào)并行內(nèi)插中的^、P、P先在時(shí)間段上分解為m(幀大小)個(gè)不同"相位"。m個(gè)相鄰的hj)、p的相位組成一個(gè)幀；然后幀中的第i個(gè)符號(hào)延遲(m-i)X4TS;—幀的m個(gè)符號(hào)在C的m個(gè)分量控制下分別獨(dú)立地進(jìn)行m個(gè)單符號(hào)并行內(nèi)插過程，從而完成幀大小為m的多符號(hào)并行內(nèi)插過程，該過程如圖13b所示。在由c到e;的轉(zhuǎn)變過程中，一個(gè)值得注意的現(xiàn)象是e;的分量會(huì)異步地調(diào)整它們各自的周期，也就是說，在過采樣時(shí)的(4m+l)Ts周期和欠采樣時(shí)的(4m-l)L會(huì)在5的部分分量中率先到來(lái)。這種情況出現(xiàn)在P的跳變出現(xiàn)在一個(gè)幀的內(nèi)部，也就是說，沒有出現(xiàn)在兩個(gè)幀的之間。所以m符號(hào)并行內(nèi)插中的m個(gè)單符號(hào)并行內(nèi)插運(yùn)算并不總是同時(shí)發(fā)生的。實(shí)際上，矢量形式的幀時(shí)鐘C是被特意設(shè)計(jì)為矢量形式，C的每個(gè)分量控制多符號(hào)并行內(nèi)插中的一個(gè)單符號(hào)并行內(nèi)插，從而保證多符號(hào)并行內(nèi)插得到正確的內(nèi)插結(jié)果。圖14示出四符號(hào)并行內(nèi)插過程中的各信號(hào)波形圖。其中在分?jǐn)?shù)間隔矩陣M第一次跳變時(shí)，M的第四個(gè)列矢量首先跳變。對(duì)應(yīng)地，5的第四個(gè)分量的15Ts周期首先到來(lái)。由圖14最下面4行的判決矢量可以看到串行輸入數(shù)據(jù)得到了很好的內(nèi)插運(yùn)算結(jié)果。多符號(hào)并行內(nèi)插的幀處理原則的一個(gè)不可避免的后果就是時(shí)鐘環(huán)的延遲。在串行內(nèi)插中，每個(gè)內(nèi)插值是由更新到前一個(gè)符號(hào)的時(shí)鐘誤差控制字W得到的分?jǐn)?shù)間隔值i！控制得到，如圖15a中所示；而在多符號(hào)并行內(nèi)插中，當(dāng)前內(nèi)插幀的值是由更新到前一個(gè)幀的時(shí)鐘誤差控制字矢量W得到的分?jǐn)?shù)間隔矩陣M控制得到，如圖15b中所示。這樣，一個(gè)幀大小為m的多符號(hào)并行內(nèi)插時(shí)鐘恢復(fù)環(huán)中將被引入(m-l)個(gè)符號(hào)的延遲。圖15b示出雙符號(hào)并行內(nèi)插中引入一個(gè)符號(hào)的延遲。圖16示出設(shè)置有相同的輸入、內(nèi)插算法、TED算法、和環(huán)路濾波算法的單、雙、三、四符號(hào)并行內(nèi)插時(shí)鐘恢復(fù)中時(shí)鐘誤差控制字的仿真波形。圖16a為單、雙、三、四符號(hào)并行內(nèi)插時(shí)鐘恢復(fù)收斂過程中時(shí)鐘誤差控制字的總體波形?？梢妴?、雙、三、四符號(hào)并行內(nèi)插時(shí)鐘恢復(fù)中的時(shí)鐘誤差控制字非常相似；圖16b為單、雙、三、四符號(hào)并行內(nèi)插時(shí)鐘恢復(fù)收斂過程中某一特定時(shí)段時(shí)鐘誤差控制字的局部波形。由于單、雙、三、四符號(hào)并行內(nèi)插時(shí)鐘恢復(fù)給時(shí)鐘環(huán)引入的延遲各不相同，所以它們的控制字取值非常接近，但有微小的差別。多符號(hào)并行內(nèi)插中引入的延遲將會(huì)不利地影響多符號(hào)并行內(nèi)插的性能。因此當(dāng)并行內(nèi)插的幀大小增大時(shí)，并行內(nèi)插的性能會(huì)逐漸下降。表一給出在一個(gè)欠采樣率分別為-0.1%和-1.0%，輸入符號(hào)總數(shù)為500，000比特時(shí)，單、雙、三、四符號(hào)并行內(nèi)插的誤碼率。從表一可見并行內(nèi)插有良好的性能，對(duì)于單符號(hào)并行內(nèi)插，在Eb/N。=0時(shí)相對(duì)QPSK的理論誤碼率曲線只有0.OldB的損失，在Eb/N。=8時(shí)相對(duì)QPSK的理論誤碼率曲線只有0.38dB的損失；在并行內(nèi)插的幀大小逐漸增大時(shí)，單、雙、三、四符號(hào)并行內(nèi)插時(shí)鐘恢復(fù)誤碼率依次變差。本發(fā)明提供的用于全數(shù)字接收機(jī)的并行內(nèi)插裝置及方法，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)1)矩陣形式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在經(jīng)由復(fù)合器MUX的復(fù)合處理之后，原串行輸入信號(hào)變?yōu)榫仃囆问降牟⑿休斎胄盘?hào)。矩陣形式的輸入信號(hào)在經(jīng)由并行內(nèi)插器做內(nèi)插運(yùn)算后，輸出矩陣形式的輸出信號(hào)。進(jìn)而產(chǎn)生矢量形式的時(shí)鐘誤差信號(hào)、時(shí)鐘誤差控制字信號(hào)、分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)，和幀時(shí)鐘信號(hào)。2)分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)的"溢出"為了適應(yīng)并行內(nèi)插算法中對(duì)多個(gè)符號(hào)進(jìn)行處理的要求。并行內(nèi)插器的分?jǐn)?shù)間隔值可以突破在串行內(nèi)插運(yùn)算中的分?jǐn)?shù)間隔值的[O，l]的范圍，這一特點(diǎn)被稱為并行內(nèi)插算法中分?jǐn)?shù)間隔值的"溢出"特性，具體見圖6b、圖6c。3)矢量幀時(shí)鐘控制在并行內(nèi)插中，由于分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)值的跳變可以發(fā)生在一個(gè)幀的內(nèi)部。因此同一個(gè)幀中的每個(gè)符號(hào)的內(nèi)插運(yùn)算可以不在同時(shí)完成。這要求同一個(gè)幀中的每個(gè)符號(hào)的內(nèi)插運(yùn)算可以非同步地完成，因此要求對(duì)應(yīng)各自獨(dú)立的時(shí)鐘分量。每個(gè)符號(hào)的時(shí)鐘對(duì)應(yīng)矢量幀時(shí)鐘信號(hào)中的一個(gè)分量。并行內(nèi)插能夠大大提高全數(shù)字接收機(jī)的處理速度。在每個(gè)符號(hào)采樣N個(gè)點(diǎn)的情況下，M符號(hào)并行內(nèi)插可以將原有的串行內(nèi)插速度提高NXM倍。并行結(jié)構(gòu)也會(huì)弓|入延遲，從而帶來(lái)誤碼率性能的損失。這種并行內(nèi)插方法相對(duì)于已有串行內(nèi)插方法的性能損失僅僅是由并行結(jié)構(gòu)的延遲所帶來(lái)。而這種延遲是并行結(jié)構(gòu)本來(lái)就無(wú)法避免的。相比串行內(nèi)插方法，M符號(hào)并行內(nèi)插方法將會(huì)引入M-1個(gè)符號(hào)的延遲。從單符號(hào)到四符號(hào)并行內(nèi)插算法在-O.1%和_1%兩種采樣頻率偏差下的誤碼率性能由表1給出。表1是多符號(hào)并行內(nèi)插的誤碼率(共500，000比特輸入)。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>本發(fā)明適用于應(yīng)用于通信、遙感等各種場(chǎng)合的全數(shù)字接收機(jī)中。如用于軍事和天氣的遙感衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)。以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。權(quán)利要求一種用于全數(shù)字接收機(jī)的并行內(nèi)插裝置，該裝置包括輸入單元，用于接收經(jīng)本地時(shí)鐘采樣后的多個(gè)采樣點(diǎn)，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換后輸入到并行內(nèi)插單元；并行內(nèi)插單元，包括多個(gè)內(nèi)插器，用于并行進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算；定時(shí)誤差檢測(cè)單元，用于接收并行內(nèi)插單元內(nèi)插運(yùn)算后輸出的信號(hào)，并提取出時(shí)鐘誤差信號(hào)；環(huán)路濾波單元，用于根據(jù)所提取的時(shí)鐘誤差信號(hào)計(jì)算出時(shí)鐘誤差控制信號(hào)；數(shù)控振蕩單元，用于根據(jù)所述時(shí)鐘誤差控制信號(hào)獲取分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)和符號(hào)時(shí)鐘，并將所述分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)和符號(hào)時(shí)鐘反饋到并行內(nèi)插單元，以控制內(nèi)插運(yùn)算。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述并行內(nèi)插裝置為單符號(hào)并行內(nèi)插裝置，所述輸入單元為延時(shí)存儲(chǔ)器，所述延時(shí)存儲(chǔ)器用于在接收多個(gè)采樣點(diǎn)后，對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換得到矢量輸入信號(hào)3e，并將該矢量輸入信號(hào)3e輸出到并行內(nèi)插單元，矢量輸入信號(hào)支保證完成單符號(hào)內(nèi)所有采樣點(diǎn)的內(nèi)插運(yùn)算；所述并行內(nèi)插單元中內(nèi)插器個(gè)數(shù)為單符號(hào)內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，用于并行進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算，得到矢量輸出信號(hào)f;所述數(shù)控振蕩單元的輸出為矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)P及標(biāo)量符號(hào)時(shí)鐘，所述標(biāo)量符號(hào)時(shí)鐘用于確定參與插值運(yùn)算的采樣點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述并行內(nèi)插裝置為多符號(hào)并行內(nèi)插裝置，所述輸入單元為復(fù)合器，所述復(fù)合器用于在接收到多符號(hào)采樣點(diǎn)后，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，得到多個(gè)列矢量，然后對(duì)多個(gè)列矢量進(jìn)行復(fù)合處理，得到輸入矩陣X，并輸出；其中，列矢量個(gè)數(shù)與多符號(hào)個(gè)數(shù)相同，且每個(gè)列矢量完成單符號(hào)并行內(nèi)插運(yùn)算；所采用的多符號(hào)的并行內(nèi)插單元由多個(gè)單符號(hào)的并行內(nèi)插單元組成，單符號(hào)的并行內(nèi)插單元的個(gè)數(shù)為多符號(hào)的個(gè)數(shù)，每一單符號(hào)的并行內(nèi)插單元以一列矢量作為輸入進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算后得到矢量輸出信號(hào)-，各單符號(hào)的并行內(nèi)插單元得到的矢量輸出信號(hào)-復(fù)合為輸出矩陣Y并輸出；所述定時(shí)誤差檢測(cè)單元的個(gè)數(shù)為多符號(hào)的個(gè)數(shù)，每一定時(shí)誤差檢測(cè)單元以一矢量輸出信號(hào)列乍為輸入提取出時(shí)鐘誤差信號(hào)，各定時(shí)誤差檢測(cè)單元得到的時(shí)鐘誤差信號(hào)復(fù)合為矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g并輸出；所述環(huán)路濾波單元對(duì)所述矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g進(jìn)行并行計(jì)算，得到矢量時(shí)鐘誤差控制信號(hào)W;所述數(shù)控振蕩單元根據(jù)所述時(shí)鐘誤差控制信號(hào)W并行計(jì)算出由矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)戶組成的分?jǐn)?shù)間隔矩陣M及矢量符號(hào)時(shí)鐘，并將所述分?jǐn)?shù)間隔矩陣和矢量符號(hào)時(shí)鐘反饋給并行內(nèi)插單元。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)路濾波單元包括積分信號(hào)輸入單元，用于接收定時(shí)誤差檢測(cè)單元輸出的矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)E;積分單元，用于對(duì)接收的矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g中的每一分量進(jìn)行積分，積分運(yùn)算通過將矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g的全部分量相加后再延遲反饋來(lái)進(jìn)行。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述定時(shí)誤差檢測(cè)單元為采用Gardner算法的定時(shí)誤差檢測(cè)器或采用譜估計(jì)算法的定時(shí)誤差檢測(cè)器。6.—種用于全數(shù)字接收機(jī)的并行內(nèi)插方法，其特征在于，該方法包括以下步驟Sl，接收經(jīng)本地時(shí)鐘采樣后的多個(gè)采樣點(diǎn)，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換后輸出；S2，采用多個(gè)內(nèi)插器組成的并行內(nèi)插單元，并行進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算；S3，利用定時(shí)誤差檢測(cè)單元接收內(nèi)插運(yùn)算后輸出的信號(hào)，并提取出時(shí)鐘誤差信號(hào)；S4，根據(jù)所提取的時(shí)鐘誤差信號(hào)計(jì)算出時(shí)鐘誤差控制信號(hào)；S5，根據(jù)所述時(shí)鐘誤差控制信號(hào)獲取分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)和符號(hào)時(shí)鐘，并將所述分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)和符號(hào)時(shí)鐘反饋到并行內(nèi)插單元，以控制內(nèi)插器的內(nèi)插運(yùn)算。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行單符號(hào)并行內(nèi)插運(yùn)算時(shí)，步驟S1中，在接收到用于對(duì)單符號(hào)內(nèi)進(jìn)行內(nèi)插的采樣點(diǎn)后，對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換得到矢量輸入信號(hào)3e并輸出，矢量輸入信號(hào)5保證完成單符號(hào)內(nèi)所有采樣點(diǎn)的內(nèi)插運(yùn)算；步驟S2中，所述內(nèi)插器的個(gè)數(shù)為單符號(hào)內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，多個(gè)內(nèi)插器的并行內(nèi)插運(yùn)算得到矢量輸出信號(hào)-;步驟S5中，所述數(shù)控振蕩單元的輸出為矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)p，及標(biāo)量符號(hào)時(shí)鐘，所述標(biāo)量符號(hào)時(shí)鐘用于確定參與插值運(yùn)算的采樣點(diǎn)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行多符號(hào)并行內(nèi)插運(yùn)算時(shí)，步驟S1中，在接收到多符號(hào)采樣點(diǎn)后，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，得到多個(gè)列矢量，然后對(duì)多個(gè)列矢量進(jìn)行復(fù)合處理，得到輸入矩陣X并輸出；其中，列矢量個(gè)數(shù)與多符號(hào)個(gè)數(shù)相同，且每個(gè)列矢量能夠完成單符號(hào)并行內(nèi)插；步驟S2中，所采用的多符號(hào)的并行內(nèi)插單元由多個(gè)單符號(hào)的并行內(nèi)插單元組成，個(gè)數(shù)為多符號(hào)的個(gè)數(shù)，每一單符號(hào)的并行內(nèi)插單元以一列矢量作為輸入進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算后得到矢量輸出信號(hào)-，各單符號(hào)的并行內(nèi)插單元得到的矢量輸出信號(hào)-復(fù)合為輸出矩陣Y并輸出；步驟S3中，所采用的定時(shí)誤差檢測(cè)單元的個(gè)數(shù)為多符號(hào)的個(gè)數(shù)，每一定時(shí)誤差檢測(cè)單元以一矢量輸出信號(hào)列乍為輸入提取出時(shí)鐘誤差信號(hào)，各定時(shí)誤差檢測(cè)單元得到的時(shí)鐘誤差信號(hào)復(fù)合為矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)g并輸出；步驟S4中，對(duì)所述矢量時(shí)鐘誤差信號(hào)I并行計(jì)算得到矢量時(shí)鐘誤差控制信號(hào)W;步驟S5中，根據(jù)所述時(shí)鐘誤差控制信號(hào)W并行計(jì)算出由矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)P組成的分?jǐn)?shù)間隔矩陣M及矢量符號(hào)時(shí)鐘，并將所述分?jǐn)?shù)間隔矩陣和矢量符合時(shí)鐘反饋至并行內(nèi)插單元。9.根據(jù)權(quán)利要求68任一所述的方法，其特征在于，步驟S5中，通過反饋溢出的矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)^控制內(nèi)插器的內(nèi)插運(yùn)算，溢出的矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)詢超足以下條件當(dāng)矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)P的各個(gè)分量值在超過[O，l)區(qū)間的時(shí)刻發(fā)生在單個(gè)符號(hào)內(nèi)的情況時(shí)，P中單個(gè)的超過[O，l)區(qū)間的分量值先不進(jìn)行取模運(yùn)算，而是等待^的全部分量一起跳變，其中Ts為本地時(shí)鐘的采樣周期。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟S5中溢出的矢量分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)/i反饋至并行內(nèi)插單元，指導(dǎo)以下內(nèi)插運(yùn)算在過采樣的情況下，P跳變前的最后一個(gè)單符號(hào)中的最后一個(gè)采樣點(diǎn)被跳過不被作為內(nèi)插的基點(diǎn)，々跳變時(shí)的符號(hào)時(shí)鐘周期延長(zhǎng)到(N+1)TS;在欠采樣的情況下，P跳變前的最后一個(gè)符號(hào)中的最后一個(gè)采樣點(diǎn)被重復(fù)兩次作為內(nèi)插的基點(diǎn)，P跳變時(shí)的符號(hào)時(shí)鐘周期縮短到(N_1)TS;在p不跳變的時(shí)刻，每個(gè)采樣點(diǎn)作且僅作為內(nèi)插的基點(diǎn)一次。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于全數(shù)字接收機(jī)的并行內(nèi)插裝置及方法。所述裝置包括輸入單元，用于接收經(jīng)本地時(shí)鐘采樣后的多個(gè)采樣點(diǎn)，然后進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；并行內(nèi)插單元，包括多個(gè)內(nèi)插器，并行進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算；定時(shí)誤差檢測(cè)單元，用于提取出時(shí)鐘誤差信號(hào)；環(huán)路濾波單元，用于根據(jù)時(shí)鐘誤差信號(hào)計(jì)算出時(shí)鐘誤差控制信號(hào)；數(shù)控振蕩單元，用于根據(jù)時(shí)鐘誤差控制信號(hào)獲取分?jǐn)?shù)間隔信號(hào)和符號(hào)時(shí)鐘并反饋到并行內(nèi)插單元，以控制內(nèi)插運(yùn)算。本發(fā)明在相同處理速度下降低對(duì)芯片乘法速度的要求，提高全數(shù)字接收機(jī)的整體處理速度。文檔編號(hào)H04B1/707GK101729236SQ20091023839公開日2010年6月9日申請(qǐng)日期2009年12月7日優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日發(fā)明者萬(wàn)曉峰,張國(guó)敬,張彧,潘長(zhǎng)勇,王英健,符劍申請(qǐng)人:清華大學(xué)