專利名稱：包括有載波恢復(fù)電路的接收機(jī)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括一個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收機(jī)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，該接收機(jī)包括變換裝置，用于變換接收的信號(hào)，該接收的信號(hào)按照星座(constellation)位置已編碼為包括兩個(gè)互相正交的分量的基帶信號(hào)，數(shù)字化裝置，用于數(shù)字化該基帶信號(hào)，判定裝置，用于判斷最接近數(shù)字化的基帶信號(hào)的星座位置，同步裝置，用于評(píng)估該判斷的位置和該基帶信號(hào)之間的相位差，和通過(guò)形成一個(gè)正確的信號(hào)來(lái)校正該相位差。
同樣地本發(fā)明涉及解調(diào)輸入信號(hào)的接收機(jī)，該輸入信號(hào)以在這種數(shù)字傳輸系統(tǒng)中使用的幅度和相位步長(zhǎng)調(diào)制。
更具體地講，系統(tǒng)可能與在以電磁波調(diào)制發(fā)送之后的信息信號(hào)通過(guò)相干解調(diào)恢復(fù)有關(guān)。在外差鏈路的情況下這些系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制解調(diào)器(modem)、無(wú)線電波、空間通信系統(tǒng)或光通信系統(tǒng)。
為了根據(jù)已知技術(shù)提供相干解調(diào)，載波相位一般借助插入載波恢復(fù)環(huán)路中的一個(gè)振蕩器進(jìn)行恢復(fù)。這個(gè)振蕩器是由一個(gè)相位檢測(cè)器的濾波型的輸出信號(hào)進(jìn)行壓控的，該檢測(cè)器檢測(cè)該振蕩器與發(fā)送的載波之間的相位差。
另一個(gè)已知技術(shù)包括使用一個(gè)固定頻率振蕩器和一個(gè)相位估算器執(zhí)行整個(gè)數(shù)字處理。
在這兩種情況下，對(duì)于具有大量狀態(tài)的數(shù)字調(diào)制，該振蕩器與載波之間的相位差肯定被限定為小的值。因此恢復(fù)環(huán)路的噪聲帶通過(guò)窄帶低通濾波減少了。
根據(jù)第一技術(shù)的載波恢復(fù)電路在歐洲專利說(shuō)明書0118156號(hào)中敘述。通過(guò)在平面I、Q中提供接收的復(fù)合信號(hào)的同相分量I和正交分量Q，這個(gè)文件表示本地振蕩器同步的實(shí)現(xiàn)，在平面I、Q的區(qū)域期間校正信號(hào)加到該本地振蕩器，不管該復(fù)合輸入信號(hào)位于哪些區(qū)域。此外，在傳輸中，該復(fù)合信號(hào)是由幅度和相位步長(zhǎng)編碼的結(jié)果，在平面I、Q中提出以狀態(tài)星座的一個(gè)表示式。前面的區(qū)域相對(duì)于星座的狀態(tài)確定的。但是這個(gè)載波恢復(fù)電路不具有在恒定狀態(tài)中減少相位抖動(dòng)的目的。
第二個(gè)引用的技術(shù)例如從以下文件中公知了ESTEC合同號(hào)6847/86/NL/DG，歐州宇航局，F(xiàn).M.GARDNER的“適于數(shù)字實(shí)現(xiàn)的解調(diào)器參考恢復(fù)技術(shù)”第8章第200-258頁(yè)。
這個(gè)文件敘述一個(gè)接收機(jī)，其中變換為中頻的接收信號(hào)通過(guò)以固定頻率工作的振蕩器變換為基帶信號(hào)。然后該信號(hào)被數(shù)字化以便經(jīng)過(guò)判定單元的操作，該判定單元判斷該基帶信號(hào)最接近星座的什么位置。為了校正頻率和相位的差別，在進(jìn)行判定之前，該基帶信號(hào)被乘以校正信號(hào)。
眾所周知，在載波恢復(fù)電路作為閉環(huán)工作中，可取得稱為Gramer-Rao限制的小的相位抖動(dòng)由下面的關(guān)系公式給出
σ2＝2BL×T/SNR式中σ2是統(tǒng)計(jì)相位變化，BL是一側(cè)環(huán)路的帶寬，SNR是信噪比，和T是符號(hào)周期。
本發(fā)明的目的是使相位抖動(dòng)最小并且盡可能達(dá)到這個(gè)界限，以便即使為很低的信噪比時(shí)保證伴有最小可能的相位抖動(dòng)的同步。
利用在開頭段落中敘述的那類數(shù)字傳輸系統(tǒng)達(dá)到這個(gè)目的，其中接收機(jī)包括同步裝置，它與平面I、Q的區(qū)域無(wú)關(guān)地形成校正信號(hào)，代表數(shù)字化的基帶信號(hào)的點(diǎn)位于平面I、Q的區(qū)域中，該同步裝置是這樣的，一方面，在包含星座位置的第一非連續(xù)區(qū)域中，校正信號(hào)正比于在初始基帶信號(hào)和最接近的星座位置之間測(cè)量的相位差，而在另一方面，該同步裝置是這樣的，在第二區(qū)域中，第一區(qū)域的外面，該校正信號(hào)隨著以后要權(quán)因子加權(quán)的所述相位差變化，加權(quán)因子取決于經(jīng)受判定的信號(hào)，在這里稱為經(jīng)受判定的點(diǎn)，而當(dāng)經(jīng)受判定的點(diǎn)通過(guò)最接近所述點(diǎn)的第一區(qū)域邊界線直到位于與相鄰位置對(duì)等距離的邊界時(shí)，加權(quán)因子逐漸的減小，而該邊界是到所述點(diǎn)的最接近的邊界。
與現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)相比，相位抖動(dòng)顯著地減少了。
根據(jù)第一技術(shù)的第一實(shí)施例，最好校正裝置包括一個(gè)查找表，它由復(fù)合信號(hào)的同相分量和正交分量尋址，同時(shí)該表提供適用于平面I、Q的各點(diǎn)的校正信號(hào)。根據(jù)第一技術(shù)的第二實(shí)施例，校正裝置包括一個(gè)相位檢測(cè)器，它測(cè)量相位差，區(qū)域偵察裝置，它提供有關(guān)區(qū)域的加權(quán)因子，和加權(quán)裝置，它以相應(yīng)的加權(quán)因子加權(quán)由該相位檢測(cè)器測(cè)量的相位差并且提供校正信號(hào)。
根據(jù)第二技術(shù)，所接收的，中頻變換的信號(hào)由以固定頻率工作的一個(gè)振蕩器變換為基帶信號(hào)。在數(shù)字化之后，該基帶信號(hào)以純數(shù)字技術(shù)進(jìn)行相位和頻率校正。具體地講，該同步裝置包括數(shù)字相移裝置，用于變換相移，以合適的加權(quán)因子加權(quán)為復(fù)合校正信號(hào)，該復(fù)合校正信號(hào)數(shù)字地乘以該基帶信號(hào)以便偏移該信號(hào)的相位。
該相移裝置包括發(fā)生器裝置，用于產(chǎn)生確定相位差的中間復(fù)合信號(hào)，區(qū)域偵察裝置，它產(chǎn)生有關(guān)區(qū)域的加權(quán)因數(shù)，加權(quán)裝置，以相應(yīng)的加權(quán)因子加權(quán)確定該相位差的復(fù)合中間信號(hào)，根據(jù)表征加權(quán)的相位差的加權(quán)復(fù)合中間信號(hào)產(chǎn)生復(fù)合校正信號(hào)的裝置。
該相移裝置可包括計(jì)算裝置，用于計(jì)算尋址該裝置以產(chǎn)生復(fù)合校正信號(hào)的復(fù)合中間信號(hào)的加權(quán)平均值。
同樣地本發(fā)明涉及用于數(shù)字傳輸系統(tǒng)的接收機(jī)，該接收機(jī)包括變換裝置，用于變換根據(jù)星座位置編碼的接收信號(hào)為包括兩上互相正交分量的基帶信號(hào)，數(shù)字化裝置，用于數(shù)字化該基帶信號(hào)，判定裝置，用于判斷最接近數(shù)字化基帶信號(hào)的星座位置，同步裝置，用估算在判斷位置與該基帶信號(hào)之間的相位差，和通過(guò)形成一個(gè)校正信號(hào)來(lái)校正該相位差，其特征在于兩個(gè)分量定義代表在平面I、Q中的接收信號(hào)的一點(diǎn)，也指示星座的位置，該同步裝置與平面I、Q的區(qū)域無(wú)關(guān)地形成該校正信號(hào)，代表基帶數(shù)字化的信號(hào)位于這些區(qū)域中，而且在另一方面，在每個(gè)包含星座位置的第一非連續(xù)區(qū)域中，該校正信號(hào)正比于初始基帶信號(hào)與最接近星座位置之間測(cè)量的相位差，而在另一方面，同步裝置是這樣的，在第二區(qū)域中，第一區(qū)域之外，該校正信號(hào)隨著以加權(quán)因子加權(quán)的所述相位差變化，加權(quán)因素取決于經(jīng)受判定的信號(hào)，在這里稱為經(jīng)受判定的點(diǎn)，而當(dāng)經(jīng)受判定的點(diǎn)通過(guò)最接近所述點(diǎn)的第一區(qū)域的邊界線直到位于與相鄰位置對(duì)等距離的邊界時(shí)，加權(quán)因子逐漸地減小，雖然該邊界是到所述點(diǎn)的最接近的邊界。
參見下面敘述的實(shí)施例本發(fā)明的這些和其它方面會(huì)清楚和明白。
在附圖中

圖1表示包括一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)，該發(fā)射機(jī)信道和一個(gè)數(shù)據(jù)接收機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字傳輸系統(tǒng)(第一技術(shù))的圖，圖2表示在象限圖中所示的有關(guān)QAM16調(diào)制的星座部分，圖3表示由該發(fā)射機(jī)信道和相位差錯(cuò)產(chǎn)生的干擾圖，圖4表示在校正信號(hào)產(chǎn)生期間出現(xiàn)的包含星座位置的區(qū)域圖，圖5表示根據(jù)具有校正裝置的第一實(shí)施例(第一技術(shù))包括一個(gè)載波恢復(fù)電路的接收機(jī)圖，圖6表示根據(jù)具有校正裝置的第二實(shí)施例(第二技術(shù))包括一個(gè)載波恢復(fù)電路的接收機(jī)圖，圖7表示在校正裝置中用于產(chǎn)生加權(quán)因子的另一個(gè)實(shí)施例的圖，
圖8表示根據(jù)本發(fā)明指示隨著加權(quán)因子變化(第一技術(shù))的載波恢復(fù)電路性能的曲線，圖9表示包括一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)、一條發(fā)射機(jī)信道和一個(gè)數(shù)據(jù)接收機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字傳輸系統(tǒng)(第一技術(shù))，圖10表示由發(fā)射機(jī)信道和相位差錯(cuò)產(chǎn)生的干擾圖，圖11表示根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字同步裝置的圖(第二技術(shù))，圖12表示根據(jù)第一實(shí)施例(第二技術(shù))用于數(shù)字化基帶信號(hào)的數(shù)字裝置圖，圖13表示根據(jù)第二實(shí)施例(第二技術(shù))用于數(shù)字化基帶信號(hào)的數(shù)字裝置圖，圖14表示計(jì)算裝置的圖，該計(jì)算裝置用于計(jì)算中間復(fù)合信號(hào)，該信號(hào)表征該相位差(第二技術(shù))，和圖15表示指示根據(jù)區(qū)域定義因素的函數(shù)得到的性能(第二技術(shù))的曲線。
A.載波恢復(fù)技術(shù)圖1表示一個(gè)數(shù)字傳輸系統(tǒng)，包括一個(gè)發(fā)射機(jī)1，它包括一個(gè)數(shù)據(jù)源11和調(diào)制裝置12，利用一個(gè)載波fo發(fā)送該數(shù)據(jù)，一個(gè)發(fā)射機(jī)信道3，一個(gè)接收機(jī)2，包括一個(gè)解調(diào)器22，后接濾波裝置23，它在濾波的基帶區(qū)域中產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)P(t)，取樣裝置24，用于取樣濾波的信號(hào)P(t)和提供樣值Pk，一個(gè)載波恢復(fù)電路30，判定裝置28，用于產(chǎn)生由發(fā)射機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)的估計(jì)樣值dk。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，載波恢復(fù)電路30包括一個(gè)本地振蕩器，它產(chǎn)生由該發(fā)射機(jī)的載波頻率控制的載波f′o。載波f′o輸入該解調(diào)器22，用于實(shí)現(xiàn)輸入該接收機(jī)的所收到的復(fù)合信號(hào)r(t)的解調(diào)。為了校正本地振蕩器31，載波恢復(fù)電路30包括校正裝置34(例如一個(gè)相位檢測(cè)器)，以便確定平面I、Q的區(qū)域，所收到的基帶信號(hào)位這些區(qū)域中(樣值Pk)和確定校正信號(hào)∈k的值，它取決于復(fù)合信號(hào)出現(xiàn)的區(qū)域。校正信號(hào)∈k在濾波裝置32中濾波，產(chǎn)生校正本地振蕩器31的已濾波的校正信號(hào)u(t)。
圖2表示從以幅度和相位步長(zhǎng)調(diào)制得到的信號(hào)同相分量1與正交分量Q的I、Q平面中所示的星座的一個(gè)例子。圖2通過(guò)舉例涉及在象限平面中所示的16QAM調(diào)制。這也可指另一類型的調(diào)制。星座的象限由四個(gè)位置(d，d)，(d，3d)，(3d，d)，(3d，3d)構(gòu)成的。在該平面的其它象限中的其它位置利用對(duì)稱得出。
圖3表示星座的位置E。假定，在傳輸方，相應(yīng)這個(gè)位置E發(fā)送一個(gè)符號(hào)dk。在接收方，這個(gè)符號(hào)dk相移被收到，這變換符號(hào)dk為符號(hào)dkej，它本身可受噪聲nk的影響，同樣地變換為以點(diǎn)P代表的一個(gè)符號(hào)Pk＝dkej+nk。
因此接收機(jī)根據(jù)符號(hào)pk估計(jì)與發(fā)送的符號(hào)dk相同的符號(hào)dk。這是通過(guò)判定操作實(shí)現(xiàn)的。
為了校正相位差錯(cuò)，使用一個(gè)相位差錯(cuò)檢測(cè)器，它產(chǎn)生校正本地振蕩器的校正信號(hào)∈k。
相位差錯(cuò)信號(hào)例如由下式定義(1)∈k=Im{pk×dk*^}]]>
式中Im表示“虛數(shù)部分”， 是估計(jì)符號(hào) 的共軛值，而X代表乘法。
常規(guī)的評(píng)價(jià)相位檢測(cè)器性能的方法包括在相位恢復(fù)電路中測(cè)量相位的統(tǒng)計(jì)變量σ2或相位抖動(dòng)，和包括將這個(gè)相位抖動(dòng)與稱為Cramer-Rao極限的最小相位抖動(dòng)極限值進(jìn)行比較，它是這樣的(2)σ2＝2BL×T/SNR實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，按照等式(1)工作的相位檢測(cè)器表現(xiàn)出良好的性能，假定產(chǎn)生估計(jì)符號(hào) 的判定是正確的。這個(gè)判定錯(cuò)誤的時(shí)刻，相位檢測(cè)不再表現(xiàn)出良好的性能。
根據(jù)本發(fā)明，慎重的考慮用于加權(quán)對(duì)本地振蕩器起作用的校正信號(hào)的好的判定的概率。根據(jù)本發(fā)明(圖4)，給每個(gè)位置規(guī)定一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域包含認(rèn)為進(jìn)行的判定是好的判定的位置。這些區(qū)域之外，判定被認(rèn)為是不那么好，在該平面中由點(diǎn)P(經(jīng)受到定點(diǎn))所示的接收符號(hào)更加遠(yuǎn)離包含每個(gè)位置的區(qū)域。為了按照本發(fā)明使用這個(gè)，當(dāng)經(jīng)受判定點(diǎn)位于包含這些位置的區(qū)域內(nèi)時(shí)，規(guī)定加權(quán)因素rk等于1。
當(dāng)經(jīng)受判定的點(diǎn)再遠(yuǎn)離所述區(qū)域時(shí)，加權(quán)因子rk逐漸地減小。
該取樣的接收符號(hào)pk＝dk*ej＋nk可以直角坐標(biāo)寫成Pk＝ak＋jbk當(dāng)經(jīng)受判定的點(diǎn)位于圖3和4的陰影區(qū)時(shí)，就是說(shuō)，在包括這些位置的這些區(qū)域之外，則加權(quán)因子是這樣的rk＝Z/(λd)式中Z等于較小的絕對(duì)值ak或bk，即，對(duì)于QPSK調(diào)制Z＝min(|ad|，|bk|)，和λ是一個(gè)區(qū)域定義因子。
在圖4中示出對(duì)于16QAM調(diào)制分別包含位置(d，d)，(d，3d)，(3d，d)和(3d，3d)的區(qū)域Z11，Z13，Z31，Z33。加權(quán)因子向著邊界40，42，44，46遞減，這些邊界基本上位于與相鄰位置等距離。區(qū)域Z13，Z31，Z33不限于ak和bk的高值。它們可具有不同于圖4中所示的形式。
圖5表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。類似于圖1的單元以相同標(biāo)記表示。在這個(gè)例子中載波恢復(fù)電路30包括校正裝置34，根據(jù)經(jīng)受判定點(diǎn)的分量ak和bk提供校正信號(hào)∈k″，一方面在經(jīng)受判定點(diǎn)位于區(qū)域Z11，Z13，Z31，Z33內(nèi)時(shí)使該校正信號(hào)∈k″正比于在該經(jīng)受判定點(diǎn)(點(diǎn)P)和最接近點(diǎn)P的星座位置之間測(cè)量的相位差，在另一方面當(dāng)經(jīng)受判定點(diǎn)位于所述區(qū)域之外時(shí)使該校正信號(hào)按照加上了加權(quán)因子的所述測(cè)量的相位差變化，加權(quán)因子在區(qū)域邊緣和早先規(guī)定的邊界之間從1逐漸遞減為基本上為0。校正裝置34最好例如在存儲(chǔ)器中由一個(gè)查找表構(gòu)成，剛才規(guī)定的值已事先存儲(chǔ)在該查找表中，并且產(chǎn)生一個(gè)校正信號(hào)∈k″。因此校正信號(hào)∈k″代替圖1的校正信號(hào)∈k。
根據(jù)圖6中所示的另一個(gè)實(shí)施例，校正裝置34稍微修改了，包括一個(gè)相位檢測(cè)器。這個(gè)相位檢測(cè)器測(cè)量經(jīng)受判定的點(diǎn)(點(diǎn)P)與該星座(點(diǎn)E)的最接近符號(hào)(圖3)之間的相位差，并且產(chǎn)生一個(gè)中間校正信號(hào)∈′k。校正裝置34還包括加權(quán)裝置WGHT 44，用于定義區(qū)域和在考慮所收到的復(fù)合信號(hào)pk＝ak＋jbk時(shí)確定它必須加上的加權(quán)因子rk。然后加權(quán)裝置46允許中間校正信號(hào)∈′k加權(quán)以產(chǎn)生校正信號(hào)∈k″。
在這個(gè)例子中用于定義區(qū)域和確定加權(quán)因素rk的加權(quán)裝置44最好以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置如存儲(chǔ)器中的一個(gè)查找表的形式實(shí)現(xiàn)。對(duì)于QPSK調(diào)制它們也可根據(jù)圖7所示的圖實(shí)現(xiàn)。
在這個(gè)例子中，一個(gè)比較電路50比較絕對(duì)值ak和bk，并且二者中的較小者形成數(shù)據(jù)Z，以至Z＝min(|ak|，|bk|)。除法器52用于將Z除以λd得到商Z/(λd)(連線53)，在比較器54中該商與單位值比較，比較器54提供一個(gè)選擇信號(hào)給選擇器55，該選擇器55產(chǎn)生與信號(hào)pk相關(guān)的加權(quán)因子rk，以致rk＝1如果Z≥λdrk＝z/λd如果Z＜λd圖8表示根據(jù)本發(fā)明在QPSK調(diào)制的情況下利用載波恢復(fù)電路得到的性能。X軸相應(yīng)于加權(quán)因子λ，Y軸相應(yīng)于在稱為Cramer-Rao極限的最小相位抖動(dòng)和由本發(fā)明得到的相位抖動(dòng)之間測(cè)量的以分貝(dB)表示的下降D。這些曲線是以分貝(dB)表示的信噪比SNR參數(shù)。這些曲線涉及具有B1×T＝0.002的一個(gè)實(shí)施例。當(dāng)λ＝0時(shí)，載波恢復(fù)電路產(chǎn)生的情況不實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。應(yīng)注意，加權(quán)因子λ有一個(gè)最佳值，能改善有關(guān)載波恢復(fù)電路不實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所得到的性能。這個(gè)最佳值取決于信噪比SNR。當(dāng)信噪比低的時(shí)候，改善相當(dāng)大。當(dāng)信噪比高時(shí)改善變得小了，這是由判定裝置28(圖5和6)所作的判定總是接近正確的而產(chǎn)生的。
B.相位估計(jì)技術(shù)對(duì)于第二個(gè)技術(shù)，圖9代表一個(gè)數(shù)字傳輸系統(tǒng)，其中僅僅接收機(jī)與第一技術(shù)的接收機(jī)不同，接收機(jī)2包括變換裝置73，將所收的到的IF信號(hào)變換為基帶信號(hào)r(t)(用于轉(zhuǎn)換所接收的HF信號(hào)為IF信號(hào)(中頻)的裝置未示出)，數(shù)字化裝置79，用于數(shù)字化基帶信號(hào)r(t)和產(chǎn)生樣值Sk，判定裝置78，用于估算最接近經(jīng)受判定點(diǎn)(點(diǎn)V)的星座位置和產(chǎn)生由發(fā)射機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)的估算樣值dk，和同步裝置，用于估算在估算位置與數(shù)字化基帶信號(hào)(點(diǎn)P)之間的相位差，和通過(guò)形成一個(gè)復(fù)合的校正信號(hào)數(shù)字地校正該相位差。
變換裝置73包括一個(gè)本地振蕩器71和一個(gè)混頻器72，本地振蕩器71以固定頻率fo工作，混頻器72將IF信號(hào)與具有頻率fo的本地信號(hào)混頻。
一方面，同步裝置80數(shù)字地校正頻差，另一方面，校正相位差。為此目的，它們包括頻率校正裝置82相移裝置85。相位差通過(guò)將來(lái)自判定裝置78的估算的樣值 的相位與由頻率校正裝置82產(chǎn)生的樣值相位比較進(jìn)行確定。這個(gè)比較提供復(fù)合校正信號(hào)e-jψ的信息，該復(fù)合校正信號(hào)e-jψ用于偏移來(lái)自頻率校正裝置82的樣值的相位。
利用根據(jù)第二技術(shù)的相位估計(jì)器(圖10)，以點(diǎn)P(Pk＝ak＋jbk)代表的符號(hào)的相位被校正并且轉(zhuǎn)換為以點(diǎn)V(qk＝αk＋jβk)代表的符號(hào)。
因此接收機(jī)根據(jù)符號(hào)qk估算與發(fā)送的符號(hào)dk相同的符號(hào) 這是經(jīng)過(guò)判定操作得到的。
為了校正相位差錯(cuò)ψ并且產(chǎn)生一個(gè)復(fù)合的校正信號(hào)e-jψ，首先例如以下式計(jì)算中間信號(hào)Uk(3)---uk={Pk×dk*^}|dk^|2=pkdk^]]>式中 是估算的符號(hào) 的共軛值，X代表乘法。
實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，按照公式(3)工作的相位估算器表現(xiàn)出良好的性能，假定產(chǎn)生估算的符號(hào) 的判定是正確的。這個(gè)判定是錯(cuò)誤的時(shí)刻，該相位估算器不再表現(xiàn)出良好的性能。
在與前面相同的方法中，慎重地考慮用于加權(quán)校正信號(hào)的好的判定的概率。
以前對(duì)點(diǎn)P(ak＋jbk)已研究的同樣應(yīng)用于點(diǎn)V(αk＋jβk)。當(dāng)點(diǎn)V位于圖10的陰影區(qū)時(shí)，也就是說(shuō)，包含該位置的區(qū)域之外，加權(quán)因子是這樣的
γk＝Z/(λd)式中Z等于絕對(duì)值αk或βk中的較小者，也就是說(shuō)對(duì)于QPSK調(diào)制，Z＝min(|αk|，|βk|)，而λ是區(qū)域定義因子。
對(duì)于16QAM調(diào)制(圖4)已說(shuō)明的情況也適用于第二技術(shù)。
圖11代表第二技術(shù)的實(shí)施例。與圖9相似的單元以相同的標(biāo)記表示。相移裝置85根據(jù)復(fù)合信號(hào)K量αkβk形成校正信號(hào)，一方面，在該點(diǎn)位于區(qū)域Z11，Z13，Z31和Z33內(nèi)時(shí)，使該校正信號(hào)ejψ正比于在初始帶帶信號(hào)和最接近的星座位置之間測(cè)量的相位差，另一方面，在經(jīng)受判定的點(diǎn)位于所述區(qū)域外部時(shí)，使校正信號(hào)e-jψ按照根據(jù)經(jīng)受判定信號(hào)(點(diǎn)V)加上加權(quán)因子的所述測(cè)量的相位差變化，同時(shí)加權(quán)因子在區(qū)域邊界線與前面規(guī)定的邊界之間從1逐漸遞減到基本上為0。相移裝置85接收樣值Pk并產(chǎn)生相位校正的樣值qk。它們還從判定裝置接收估計(jì)的樣值 相移裝置用于補(bǔ)償所接收符號(hào)(點(diǎn)P)和星座的最接近位置(點(diǎn)E)(圖10)之間的相位差，并且產(chǎn)生復(fù)合的校正信號(hào)e-j。
估計(jì)的樣值 輸入計(jì)算裝置90用于計(jì)算復(fù)合的中間信號(hào)Uk。區(qū)域選擇裝置WGHT94定義該區(qū)域和確定在考慮復(fù)合信號(hào)qk＝αk＋jβk時(shí)必須加上的加權(quán)因子γk。然后乘法裝置95使它能夠加權(quán)中間信號(hào)Uk以便產(chǎn)生用于尋址轉(zhuǎn)換裝置97的加權(quán)的中間信號(hào)U′k′，轉(zhuǎn)換裝置97轉(zhuǎn)換加權(quán)的中間信號(hào)U′k為復(fù)合的校正信號(hào)e-jψ。裝置97例如由查找表LUT構(gòu)成。以從計(jì)算裝置96計(jì)算的基帶信號(hào)分量序列計(jì)算的平均值<U′k>代替中間信號(hào)的值U′k是可能的。
圖14代表用于計(jì)算中間信號(hào)Uk裝置裝置90的第一實(shí)施例。它們包括裝置93(例如一個(gè)查找表)，它確定估計(jì)樣值 的共軛值。該共軛樣值在乘法器裝置92中乘以樣值Pk。此外，裝置98(例如一個(gè)查找表)確定估計(jì)樣值 的平方絕對(duì)值，該值傳送到除法器裝置，該除法器裝置將乘法器裝置92來(lái)的數(shù)據(jù)除以從計(jì)算裝置98來(lái)的數(shù)據(jù)，以便計(jì)算絕對(duì)值的平方。除法器裝置99產(chǎn)生中間信號(hào)的樣值Uk。根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例，裝置90可包括計(jì)算Pk/ 的復(fù)合除法器。
定義區(qū)域和確定加權(quán)因子γk的區(qū)域選擇裝裝置最好例如以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的查找表的形式實(shí)現(xiàn)。它們也可根據(jù)用于QPSK調(diào)制的圖7的圖實(shí)現(xiàn)。在本例子中比較器50比較絕對(duì)值αk和βk并且選擇較小的一個(gè)來(lái)構(gòu)成數(shù)據(jù)Z，所以Z＝min(|αk|，|βk|)。Z除以λ除法器裝置52得到一個(gè)商Z/(λd)(連線53)，在比較器54中該商與單位值比較，比較器將選擇信號(hào)加到選擇器55，選擇器55產(chǎn)生與信號(hào)qk相關(guān)的加權(quán)因素γk，以致γk＝1 如果Z≥λdγk＝Z/(λd)如果Z＜λd。區(qū)域的定義系數(shù)λ形成一個(gè)給定的輸入數(shù)據(jù)。
用于數(shù)字化基帶信號(hào)γ(t)的裝置79(圖a)可用各種方法實(shí)現(xiàn)，其中圖12和13給出兩個(gè)可能的實(shí)施例。數(shù)字化裝置79包括一個(gè)模數(shù)變換器A/D75，它由以速率fs工作的時(shí)鐘發(fā)生器76控制(圖12和13)。頻率fs高于傳輸時(shí)的符號(hào)速率1/T，樣值是以這個(gè)符號(hào)速率再調(diào)整的。這是由恢復(fù)裝置61控制的插入裝置60執(zhí)行的，在圖13它以該符號(hào)率工作，或在圖12以多倍于該符號(hào)率工作。在圖12中插入裝置60后接數(shù)字濾波器裝置62。圖13繪出了基本上相同的情況，除了濾波是對(duì)模擬信號(hào)γ(t)進(jìn)行的之外。在濾波器是一個(gè)數(shù)字濾波器(圖12)的情況下，該濾波器工作的速率至少等于兩倍的傳送符號(hào)速率1/T。在這個(gè)情況下，二次取樣裝置63使它能夠以該符號(hào)速率恢復(fù)樣值。
圖15表示根據(jù)QPSK調(diào)制的第二技術(shù)接收機(jī)取得的性能。X軸相應(yīng)于區(qū)域定義因子λ，Y軸相應(yīng)于以變量σ2ψ(λ)與變量σ2ψ(0)的比率表示的改善，變量σψ2(0)是在加權(quán)的中間信號(hào)U′k以N＝64值的序列平均的情況下已知的相位估計(jì)器的變量。以分貝(dB)表示的比率測(cè)量最小的相位抖動(dòng)。這些曲線是以分貝(dB)表示的信噪比值SNR的參數(shù)。當(dāng)λ＝0時(shí)，得到了不是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的接收機(jī)的情況。應(yīng)該指出，當(dāng)區(qū)域定義因子增加時(shí)這些曲線單調(diào)地遞減。信噪比越低，觀察到的改善越顯著。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字傳輸系統(tǒng)，包括一個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收機(jī)，該接收機(jī)包括變換接收信號(hào)的變換裝置，該接收信號(hào)已經(jīng)按照星座位置編碼為包括兩個(gè)互相垂直分量的基帶信號(hào)，數(shù)字化該基帶信號(hào)的數(shù)字化裝置，判定裝置，用于估計(jì)最接近數(shù)字化的基帶信號(hào)的星座位置，同步裝置，用于估計(jì)該估計(jì)位置和該基帶信號(hào)之間的相位差，和通過(guò)形成一個(gè)校正信號(hào)校正該相位差，其特征在于該接收在包括與平面I、Q的區(qū)域無(wú)關(guān)地形成該校正信號(hào)的同步裝置，代表數(shù)字化的基帶信號(hào)的點(diǎn)位于該I、Q的區(qū)域中，該同步裝置是這樣的，一方面，在包含星座位置的第一非連續(xù)區(qū)域，校正信號(hào)正比于在初始基帶信號(hào)和最接近的星座位置之間測(cè)量的相位差，而在另一方面，該同步裝置是這樣的，在第二區(qū)域中，第一區(qū)域的外面，該校正信號(hào)隨著以加權(quán)因素加權(quán)的所述相位差變化，加權(quán)因子取決于經(jīng)受判定的信號(hào)，在這里稱為經(jīng)受判定的點(diǎn)，而當(dāng)經(jīng)受判定的點(diǎn)通過(guò)最接近所述點(diǎn)的第一區(qū)域邊界線直到位于與相鄰位置對(duì)等距離的邊界時(shí)，加權(quán)因子逐漸地減小，而該邊界是到所述點(diǎn)的最接近的邊界。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，該同步裝置包括一個(gè)振蕩器，它可由該校正信號(hào)控制，同時(shí)該振蕩器啟動(dòng)該變換裝置產(chǎn)生基帶信號(hào)分量，該同步裝置包括一個(gè)查找表，該表由該基帶信號(hào)分量尋址，而且該表提供適用于平面I、Q各點(diǎn)的校正信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于該同步裝置包括一個(gè)振蕩器，它可由該校正信號(hào)控制，同時(shí)該振蕩器啟動(dòng)該變換裝置產(chǎn)生基帶信號(hào)分量，該同步裝置包括a)估計(jì)相位差的估計(jì)裝置，b)區(qū)域偵察裝置，它產(chǎn)生有關(guān)區(qū)域的加權(quán)因子，c)加權(quán)裝置，以各個(gè)加權(quán)因子加權(quán)測(cè)量的相位差，并且產(chǎn)生適用于平面I、Q各點(diǎn)的校正信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于該變換裝置包括以固定頻率自由振蕩的振蕩器，用于形成該基帶信號(hào)，和該同步裝置包括數(shù)字相移裝置，用于估計(jì)及變換以加權(quán)因子加權(quán)的相位差為復(fù)合校正信號(hào)，該信號(hào)數(shù)字地乘以基帶信號(hào)分量，用于偏移它們的相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其特征在于該相移裝置包括產(chǎn)生確定相位差的中間復(fù)合信號(hào)的發(fā)生器裝置，區(qū)域偵察裝置，它產(chǎn)生有關(guān)區(qū)域的加權(quán)因素，加權(quán)裝置，以各個(gè)加權(quán)因子加權(quán)代表相位差的復(fù)合中間信號(hào)，根據(jù)代表加權(quán)的相位差的加權(quán)復(fù)合中間信號(hào)產(chǎn)生復(fù)合校正信號(hào)的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征在于，該相移裝置包括計(jì)算裝置，用于計(jì)算尋址該裝置加權(quán)的相位差平均值，以便產(chǎn)生該復(fù)合校正信號(hào)。
7.一種用于數(shù)字傳輸系統(tǒng)的接收機(jī)，該接收機(jī)包括變換接收信號(hào)的變換裝置，該接收信號(hào)已經(jīng)按照星座位置編碼為包括兩個(gè)互相垂直分量的基帶信號(hào)。數(shù)字化該基帶信號(hào)的數(shù)字化裝置。判定裝置，用于估計(jì)最接近數(shù)字化的基帶信號(hào)的星座位置。同步裝置，用于估計(jì)該估計(jì)位置和該基帶信號(hào)之間的相位差，和通過(guò)形成一個(gè)校正信號(hào)校正該相位差，其特征在于兩個(gè)分量，它們定義代表平面I、Q中接收信號(hào)的一點(diǎn)，其中它們還指示星座的位置，該同步裝置與平面I、Q的區(qū)域無(wú)關(guān)地形成該校正信號(hào)，代表數(shù)字化的基帶信號(hào)的點(diǎn)位于該I、Q的區(qū)域中，而且是這樣的，一方面，在包含星座位置的第一非連續(xù)區(qū)域中，校正信號(hào)正比于在初始基帶信號(hào)和最接近的星座位置之間測(cè)量的相位差，而在另一方面，該同步裝置是這樣的，在第二區(qū)域中，第一區(qū)域的外面，該校正信號(hào)隨著以加權(quán)因素加權(quán)的所述相位差變化，加權(quán)因子取決于經(jīng)受判定的信號(hào)，在這里稱為經(jīng)受判定的點(diǎn)，而當(dāng)經(jīng)受判定的點(diǎn)通過(guò)最接近所述點(diǎn)的第一區(qū)域邊界線直到位于與相鄰位置對(duì)等距離的邊界時(shí)，加權(quán)因素逐漸地減小，而該邊界是到所述點(diǎn)的最接近的邊界。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的接收機(jī)，其特征在于該同步裝置包括一個(gè)振蕩器，它可由該校正信號(hào)控制，同時(shí)該振蕩器啟動(dòng)變換裝置產(chǎn)生基帶信號(hào)分量，該同步裝置包括一個(gè)查找表，該表由該基帶信號(hào)分量尋址，而且該表提供適用于平面I、Q各點(diǎn)的校正信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的接收機(jī)，其特征在于該同步裝置包括一個(gè)振蕩器，它可由該校正信號(hào)控制，同時(shí)該振蕩器啟動(dòng)該變換裝置產(chǎn)生基帶信號(hào)分量，該同步裝置包括a)估計(jì)相位差的估計(jì)裝置，b)區(qū)域偵察裝置，它產(chǎn)生有關(guān)區(qū)域的加權(quán)因子，c)加權(quán)裝置，以各個(gè)加權(quán)因子加權(quán)測(cè)量的相位差，并且產(chǎn)生適用于平面I、Q各點(diǎn)的校正信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的接收機(jī)，其特征在于該變換裝置包括以固定頻率自由振蕩的振蕩器，用于形成該基帶信號(hào)，和該同步裝置包括數(shù)字相移裝置，用于估計(jì)及變換以加權(quán)因子加權(quán)的相位差為復(fù)合校正信號(hào)，該信號(hào)數(shù)字地混合基帶信號(hào)分量，用于偏移它們的相位。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的接收機(jī)，其特征在于該相移裝置包括產(chǎn)生確定相位差的中間復(fù)合信號(hào)的發(fā)生器裝置，區(qū)域偵察裝置，它產(chǎn)生有關(guān)區(qū)域的加權(quán)因子，加權(quán)裝置，以各個(gè)加權(quán)因子加權(quán)代表相位差的復(fù)合中間信號(hào)，根據(jù)代表加權(quán)的相位差的加權(quán)復(fù)合中間信號(hào)產(chǎn)生復(fù)合校正信號(hào)的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的接收機(jī)，其特征在于該相移裝置包括計(jì)算裝置，用于計(jì)算尋址該裝置加權(quán)的相位差平均值產(chǎn)生該復(fù)合校正信號(hào)。
全文摘要
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括一個(gè)接收機(jī)(2)，該接收機(jī)包括一個(gè)載波恢復(fù)電路(30)。該電路包括一個(gè)本地振蕩器(31)和校正裝置(34)，用于校正在復(fù)合輸入信號(hào)與該振蕩提供的本地載波之間出現(xiàn)的相位差。校正裝置(34)定義在復(fù)合信號(hào)的同相分量與正交分量規(guī)定的平面中的區(qū)域。這些區(qū)域的每個(gè)區(qū)域包括在傳輸時(shí)用于編碼復(fù)合信號(hào)的星座位置。
文檔編號(hào)H04L27/38GK1128923SQ9511502
公開日1996年8月14日 申請(qǐng)日期1995年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月12日
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