一種相位同步裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種相位同步裝置及方法，該裝置包括：鑒差器，其以接收信號(hào)作為輸入，用于去除接收信號(hào)的調(diào)制信息；誤差補(bǔ)償器，其包括第一輸入端和第二輸入端，第一輸入端與鑒差器的輸出端相連接；環(huán)路濾波器，其包括第一輸出端和第二輸出端，其輸入端與誤差補(bǔ)償器的輸出端相連接；第一重構(gòu)器，其輸入端與環(huán)路濾波器的第一輸出端相連接，其輸出端與誤差補(bǔ)償器的第二輸入端相連接，用于產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號(hào)；以及第二重構(gòu)器，其輸入端與環(huán)路濾波器的第二輸出端相連接，用于根據(jù)環(huán)路濾波器的第二輸出端的信號(hào)來(lái)產(chǎn)生與接收信號(hào)的相位同步的本地載波。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
_種相位同步裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及相位同步技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種相位同步裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在高速數(shù)字通信過(guò)程中，由于環(huán)境及其他影響因素導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確地接收信號(hào)。例如:由于在接收端的殘余頻偏或殘余相偏的影響使得信息錯(cuò)判。因而，需要對(duì)載波相位進(jìn)行跟蹤同步。
[0003]現(xiàn)有的一種相位同步裝置被稱(chēng)作科斯塔斯(Costas)環(huán)，其原理性結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。它的優(yōu)點(diǎn)是可以消除信號(hào)在載波調(diào)制中的相位翻轉(zhuǎn)。
[0004]在實(shí)際實(shí)現(xiàn)科斯塔斯環(huán)時(shí)，現(xiàn)有的做法有兩種，一種為環(huán)路內(nèi)置的相位同步裝置，如圖2A所示。另一種是環(huán)路外置的相位同步裝置，如圖2B所示。相對(duì)于環(huán)路內(nèi)置的相位同步裝置而言，環(huán)路外置的相位同步裝置能夠允許其中的鑒差器引入延時(shí)。
[0005]但是，無(wú)論是環(huán)路內(nèi)置的相位同步裝置還是環(huán)路外置的相位同步裝置，在相位同步過(guò)程中需要計(jì)算角度，這需要較大的計(jì)算量，因此要消耗較多的硬件資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種相位同步裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種相位同步裝置，包括:鑒差器，其以接收信號(hào)作為輸入，用于去除接收信號(hào)的調(diào)制信息；誤差補(bǔ)償器，其包括第一輸入端和第二輸入端，第一輸入端與鑒差器的輸出端相連接;環(huán)路濾波器，其包括第一輸出端和第二輸出端，其輸入端與誤差補(bǔ)償器的輸出端相連接;第一重構(gòu)器，其輸入端與環(huán)路濾波器的第一輸出端相連接，其輸出端與誤差補(bǔ)償器的第二輸入端相連接，用于產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號(hào)；以及第二重構(gòu)器，其輸入端與環(huán)路濾波器的第二輸出端相連接，用于根據(jù)環(huán)路濾波器的第二輸出端的信號(hào)來(lái)產(chǎn)生與接收信號(hào)的相位同步的本地載波。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種相位同步方法，包括:去除接收信號(hào)的調(diào)制信息;根據(jù)去除調(diào)制信息以后的接收信號(hào)的幅度和環(huán)路鎖定信號(hào)的幅度產(chǎn)生誤差信號(hào);通過(guò)調(diào)整誤差信號(hào)的幅度來(lái)產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號(hào)和重構(gòu)信號(hào)；以及通過(guò)對(duì)重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行累乘來(lái)產(chǎn)生與接收信號(hào)的相位同步的本地載波。
【附圖說(shuō)明】
[0009]通過(guò)閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。其中在附圖中，參考數(shù)字之后的字母標(biāo)記指示多個(gè)相同的部件，當(dāng)泛指這些部件時(shí)，將省略其最后的字母標(biāo)記。在附圖中:
[0010]圖1為科斯塔斯環(huán)的原理性結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖2A為現(xiàn)有的環(huán)路內(nèi)置的相位同步裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2B為現(xiàn)有的環(huán)路外置的相位同步裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3所示為本發(fā)明的相位同步裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖4為本發(fā)明的相位同步方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
[0015]在附圖中，使用相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)來(lái)指代相同或類(lèi)似的元素。
【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)在將參考附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解，附圖中示出和描述的實(shí)施方式僅僅是示例性的，意在闡釋本發(fā)明的原理和精神，而并非限制本發(fā)明的范圍。
[0017]本發(fā)明中的相位同步裝置及方法，通過(guò)直接對(duì)復(fù)信號(hào)的幅度矢量進(jìn)行處理來(lái)完成相位同步。因此，下述的裝置中的每個(gè)模塊的輸入以及方法中的每個(gè)步驟的輸入，都是信號(hào)的幅度矢量而不是信號(hào)的相位。相應(yīng)地，每一模塊內(nèi)的處理過(guò)程以及每個(gè)步驟中的處理過(guò)程，也是針對(duì)復(fù)信號(hào)的幅度矢量。
[0018]圖3所示為本發(fā)明的相位同步裝置300的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，相位同步裝置300可以包括:鑒差器301、誤差補(bǔ)償器302、環(huán)路濾波器303、第一重構(gòu)器304和第二重構(gòu)器305。
[0019]鑒差器301以接收信號(hào)作為輸入，用于去除接收信號(hào)的調(diào)制信息。由于調(diào)制相位是已知信息，因此，可以采用任何的手段在鑒差器中去除調(diào)制信號(hào)的相位，比如:利用兩個(gè)復(fù)信號(hào)相乘加的方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，鑒差器中還可以包含相位拼接模塊，其可以采用早遲門(mén)技術(shù)進(jìn)行相位拼接以克服相位跳周的問(wèn)題。
[°02°]誤差補(bǔ)償器302可以包括第一輸入端和第二輸入端。第一輸入端可以與鑒差器的301的輸出端相連接。第二輸入端可以與第一重構(gòu)器的304的輸出端相連接。
[0021]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，由于誤差補(bǔ)償器302的輸入信息是復(fù)信號(hào)的幅度矢量，因此，誤差補(bǔ)償器可以被構(gòu)造為通過(guò)計(jì)算來(lái)自第一輸入端的信號(hào)與來(lái)自第二輸入端的信號(hào)的共軛乘積來(lái)得到這兩個(gè)信號(hào)的相位差。
[0022]環(huán)路濾波器303可以包括第一輸出端3031和第二輸出端，其輸入端可以與誤差補(bǔ)償器302的輸出端相連接。環(huán)路濾波器的第一輸出端輸出的信號(hào)可以用于環(huán)路鎖定而第二輸出端輸出的信號(hào)可以用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)。
[0023]由于進(jìn)入環(huán)路濾波器303的輸入信息是復(fù)信號(hào)的幅度矢量，因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)路濾波器303可以進(jìn)一步包括幅度值調(diào)整模塊，其被構(gòu)造為通過(guò)調(diào)整環(huán)路濾波器303的輸入端信號(hào)的虛部值的同時(shí)保持其實(shí)部值不變來(lái)改變其相位?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整復(fù)信號(hào)的虛部值同時(shí)保持實(shí)部值不變來(lái)改變其相位。比如:如果待同步的相位θ(η)= Af.η+ΔΦ，則在擬合Af時(shí)，可以使信號(hào)的實(shí)部保持不變，而虛部以一定的步長(zhǎng)進(jìn)行收斂。而擬合ΔΦ時(shí)也可以使實(shí)部保持不變，而虛部以一定的步長(zhǎng)進(jìn)行收斂。
[0024]由于經(jīng)過(guò)幅度值調(diào)整模塊調(diào)整角度后的信號(hào)的幅度值也會(huì)被改變，因此，為了保持信號(hào)的幅度值不出現(xiàn)大的變動(dòng)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)路濾波器303可以進(jìn)一步包括幅度值保持模塊，其被構(gòu)造為根據(jù)幅度值調(diào)整模塊輸出信號(hào)的幅度值大小來(lái)對(duì)其進(jìn)行加權(quán)以抵消幅度值的變動(dòng)。
[0025]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，幅度值保持模塊可以按照如下加權(quán)規(guī)則對(duì)其輸入信號(hào)進(jìn)行加權(quán):
[0026]當(dāng)|Sc|>^f，y = Sc*0.0625;
[0027]當(dāng)2〈|Sc|〈4時(shí)，y = Sc*0.5;
[0028]當(dāng)0〈|5。|〈0.25時(shí)，7= 5。*8;
[0029]當(dāng)0.25〈|5。|〈0.5時(shí)，7= 5。*2;
[0030]當(dāng)0.5〈|Sc|〈2時(shí)，y = Sc。
[0031]其中，Sc表示幅度值調(diào)整模塊的輸出，y表示保持后得到的信號(hào)。
[0032]需強(qiáng)調(diào)的是，上述分五級(jí)加權(quán)的規(guī)則只是一個(gè)示例，也可以分成其他的級(jí)數(shù)進(jìn)行加權(quán)，每一級(jí)的加權(quán)值也可以調(diào)整改變。
[0033]此外，由于在鑒差器301中已經(jīng)做了去除調(diào)制信息的處理，所以，對(duì)于采用MPSK調(diào)制的信號(hào)而言，當(dāng)待同步的相位θ(η) = Δ f.η+Δ φ時(shí)，入環(huán)的矢量所攜帶的待估參數(shù)為D=M.Δ f.η+Μ.Δ φ。因此，環(huán)路鎖定時(shí)需要用D=M.Δ f.η+Μ.Δ φ進(jìn)行鎖定。而信號(hào)中的待估參數(shù)為D= Af.η+Δ φ，所以對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)需用D= Af.η+Δ Φ進(jìn)行補(bǔ)償。
[0034]第一重構(gòu)器304的輸入端可以與環(huán)路濾波器303的第一輸出端相連接，第一重構(gòu)器304的輸出端可以與誤差補(bǔ)償器302的第二輸入端相連接。這樣，經(jīng)第一重構(gòu)器304重構(gòu)出的信號(hào)就可以用于產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號(hào)。
[0035]第二重構(gòu)器305的輸入端可以與環(huán)路濾波器303的第二輸出端相連接，第二重構(gòu)器305用于根據(jù)環(huán)路濾波器303的第二輸出端的信號(hào)來(lái)產(chǎn)生與接收信號(hào)的相位同步的本地載波。即:第二重構(gòu)器305可以輸出相位同步裝置300的輸出信號(hào)。
[0036]由于進(jìn)入第一重構(gòu)器304和第二重構(gòu)器305的信息都是信號(hào)的幅度矢量，因此，這兩個(gè)重構(gòu)器都可以采用對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行累乘的方式來(lái)重構(gòu)出相應(yīng)的信號(hào)。當(dāng)相位同步裝置接收到的信號(hào)采用MPSK調(diào)制時(shí)，第一重構(gòu)器304的輸入信號(hào)與第二重構(gòu)器305的輸入信號(hào)之間滿足M:1的關(guān)系，其中M表示MPSK的調(diào)制階數(shù)。
[0037]至此描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相位同步裝置，該相位同步裝置能夠減小相位同步過(guò)程中的計(jì)算量，減少對(duì)硬件資源的消耗。
[0038]本發(fā)明還提供了一種相位同步方法。參考圖4，圖4為本發(fā)明的相位同步方法400的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，相位同步方法400可以包括如下步驟401至404。
[0039]在步驟401中，去除接收信號(hào)的調(diào)制信息。
[0040]由于調(diào)制相位是已知信息，因此，可以采用任何的手段在鑒差器中去除調(diào)制信號(hào)的相位，比如:利用兩個(gè)復(fù)信號(hào)相乘加的方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還可以采用早遲門(mén)技術(shù)進(jìn)行相位拼接以克服相位跳周的問(wèn)題。
[0041]在步驟402中，根據(jù)去除調(diào)制信息以后的接收信號(hào)的幅度和環(huán)路鎖定信號(hào)的幅度產(chǎn)生誤差信號(hào)。
[0042]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)計(jì)算這兩個(gè)信號(hào)的共軛乘積來(lái)得到誤差信號(hào)，誤差信號(hào)中包含了這兩個(gè)信號(hào)的相位差。
[0043]在步驟403中，通過(guò)調(diào)整誤差信號(hào)的幅度來(lái)產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號(hào)和重構(gòu)信號(hào)。
[0044]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)調(diào)整復(fù)信號(hào)的虛部值同時(shí)保持實(shí)部值不變來(lái)改變其相位。比如:如果待同步的相位θ(η)= Δ f.η+Δ φ，則在擬合Af時(shí)，可以使信號(hào)的實(shí)部保持不變，而虛部以一定的步長(zhǎng)進(jìn)行收斂。而擬合A Φ時(shí)也可以使實(shí)部保持不變，而虛部以一定的步長(zhǎng)進(jìn)行收斂。
[0045]由于經(jīng)過(guò)調(diào)整后的信號(hào)的幅度值也會(huì)被改變，因此，為了保持信號(hào)的幅度值不出現(xiàn)大的變動(dòng)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以根據(jù)幅度值調(diào)整后的信號(hào)的幅度值大小來(lái)對(duì)其進(jìn)行加權(quán)以補(bǔ)償以抵消幅度值的變動(dòng)。
[0046]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以按照如下加權(quán)規(guī)則對(duì)其輸入信號(hào)進(jìn)行加權(quán):
[0047]當(dāng)|Sc|>^f，y = Sc*0.0625;
[0048]當(dāng)2〈|Sc|〈4時(shí)，y = Sc*0.5;
[0049]當(dāng)0〈|5。|〈0.25時(shí)，7= 5。*8;
[0050]當(dāng)0.25〈|5。|〈0.5時(shí)，7= 5。*2;
[0051 ]當(dāng) 0.5〈|Sc|〈2 時(shí)，y = Sc。
[0052]其中，Sc表示實(shí)部或虛部調(diào)整后的信號(hào)，y表示經(jīng)幅度值保持后的信號(hào)。
[0053]需強(qiáng)調(diào)的是，上述分五級(jí)加權(quán)的規(guī)則只是一個(gè)示例，也可以分成其他的級(jí)數(shù)進(jìn)行加權(quán)，每一級(jí)的加權(quán)值也可以調(diào)整改變。
[0054]此外，由于在步驟401中已經(jīng)做了去除調(diào)制信息的處理，所以，對(duì)于采用MPSK調(diào)制的信號(hào)而言，當(dāng)待同步的相位θ(η) = Af.η+Δ Φ時(shí)，入環(huán)的矢量所攜帶的待估參數(shù)為D =M.Δ f.η+Μ.Δ φ。因此，環(huán)路鎖定時(shí)需要用D = M.Δ f.η+Μ.Δ φ進(jìn)行鎖定，而信號(hào)中的待估參數(shù)為D= Af.η+Δ φ，所以對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)需用D= Af.η+Δ Φ進(jìn)行補(bǔ)償。
[0055]在步驟404中，通過(guò)對(duì)重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行累乘來(lái)產(chǎn)生與接收信號(hào)的相位同步的本地載波。
[0056]可以分別對(duì)環(huán)路鎖定信號(hào)和重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行累乘，得到用于環(huán)路鎖定信號(hào)和與接收信號(hào)的相位同步的本地載波。
[0057 ]至此描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相位同步方法，該相位同步方法能夠減小相位同步過(guò)程中的計(jì)算量，減少對(duì)硬件資源的消耗。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種相位同步裝置，包括: 鑒差器，其以接收信號(hào)作為輸入，用于去除接收信號(hào)的調(diào)制信息； 誤差補(bǔ)償器，其包括第一輸入端和第二輸入端，所述第一輸入端與所述鑒差器的輸出端相連接； 環(huán)路濾波器，其包括第一輸出端和第二輸出端，其輸入端與所述誤差補(bǔ)償器的輸出端相連接； 第一重構(gòu)器，其輸入端與環(huán)路濾波器的第一輸出端相連接，其輸出端與誤差補(bǔ)償器的第二輸入端相連接，用于產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號(hào)；以及 第二重構(gòu)器，其輸入端與環(huán)路濾波器的第二輸出端相連接，用于根據(jù)環(huán)路濾波器的第二輸出端的信號(hào)來(lái)產(chǎn)生與接收信號(hào)的相位同步的本地載波。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位同步裝置，其特征是，所述誤差補(bǔ)償器通過(guò)計(jì)算來(lái)自第一輸入端的信號(hào)與來(lái)自第二輸入端的信號(hào)的共軛乘積來(lái)得到相位差。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位同步裝置，其特征是，所述環(huán)路濾波器進(jìn)一步包括: 幅度值調(diào)整模塊，其被構(gòu)造為通過(guò)調(diào)整環(huán)路濾波器的輸入端信號(hào)的虛部值的同時(shí)保持實(shí)部值不變來(lái)改變其相位。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相位同步裝置，其特征是，所述環(huán)路濾波器進(jìn)一步包括: 幅度值保持模塊，其被構(gòu)造為根據(jù)所述幅度值調(diào)整模塊輸出信號(hào)的幅度值大小來(lái)對(duì)其進(jìn)行加權(quán)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位同步裝置，其特征是，所述第一重構(gòu)器被構(gòu)造為通過(guò)對(duì)環(huán)路濾波器的第一輸出端的輸出信號(hào)進(jìn)行累乘來(lái)產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號(hào)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位同步裝置，其特征是，所述第二重構(gòu)器被構(gòu)造為通過(guò)對(duì)環(huán)路濾波器的第二輸出端的輸出信號(hào)進(jìn)行累乘來(lái)產(chǎn)生與接收信號(hào)的相位同步的本地載波。7.一種相位同步方法，其特征是，包括: 去除接收?目號(hào)的調(diào)制?目息； 根據(jù)去除調(diào)制信息以后的接收信號(hào)的幅度和環(huán)路鎖定信號(hào)的幅度產(chǎn)生誤差信號(hào)； 通過(guò)調(diào)整誤差信號(hào)的幅度來(lái)產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號(hào)和重構(gòu)信號(hào)；以及 通過(guò)對(duì)重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行累乘來(lái)產(chǎn)生與接收信號(hào)的相位同步的本地載波。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征是，所述通過(guò)調(diào)整誤差信號(hào)的幅度來(lái)產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號(hào)和重構(gòu)信號(hào)的步驟進(jìn)一步包括: 調(diào)整誤差信號(hào)的虛部值的同時(shí)保持實(shí)部值不變來(lái)改變其相位以得到相位調(diào)整后的誤差?目號(hào)O9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，所述通過(guò)調(diào)整誤差信號(hào)的幅度來(lái)產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號(hào)和重構(gòu)信號(hào)的步驟進(jìn)一步包括: 根據(jù)相位調(diào)整后的誤差信號(hào)的幅度值大小來(lái)對(duì)其進(jìn)行加權(quán)。
【文檔編號(hào)】H04L7/033GK105871532SQ201610191636
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】武暢, 孫琳, 余明洲, 周睿, 李豪
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)