经共同估计相位和时序调节来获得载波相位和符号时序.pdf

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文档编号：711754

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一种信号获得系统，它可通过处理一组共同的采样数据经共同估计载波相位调节和符号时序调节来快速获取具有110符号格式的PSK调制的通信信号的载波相位和符号时序。基准信号与接收的通信信号混频而获中频的通信信号，后再转成数字信号并再格式化成同相和正交的分量，采样电路对I分量和Q分量以两倍符号率采样，处理器处理该采样，并算出相位调节值和符号时序调节值。根据相位调节值调节基准信号相位，根据符号时序调节值调节采。

摘要
申请专利号：	CN95121429.2	申请日：	1995.12.08
公开号：	CN1136251A	公开日：	1996.11.20
当前法律状态：	终止	有效性：	无权
法律详情：	专利权的终止(未缴年费专利权终止)授权公告日：2002.2.27\|\|\|授权\|\|\|\|\|\|公开
IPC分类号：	H04L27/22	主分类号：	H04L27/22
申请人：	泰坦资讯系统公司;
发明人：	S·H·安
地址：	美国加利福尼亚州
优先权：	1994.12.08 US 351797
专利代理机构：	中国专利代理(香港)有限公司	代理人：	王岳;马铁良
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内容摘要

一种信号获得系统，它可通过处理一组共同的采样数据经共同估计载波相位调节和符号时序调节来快速获取具有110符号格式的PSK调制的通信信号的载波相位和符号时序。基准信号与接收的通信信号混频而获中频的通信信号，后再转成数字信号并再格式化成同相和正交的分量，采样电路对I分量和Q分量以两倍符号率采样，处理器处理该采样，并算出相位调节值和符号时序调节值。根据相位调节值调节基准信号相位，根据符号时序调节值调节采样时序。

权利要求书

1：一种用于获取所接收的通信信号(24)的载波相位和符号时序的系统，包括：本机振荡器(10)，用于提供本振频率的基准信号(22)；混频器(12)，用于将所接收的通信信号(24)与基准信号混频，以提供中频的通信信号(26)；模/数转换器(14)，用于将中频通信信号(26)转换成数字通信信号 (28)；电路(16)，用于将数字通信信号(28)格式化成同相(I)和正交相(Q) 分量；采样电路(18)，用于以两倍的预定符号率对I分量采样，以提供预定符号率的第一串I分量采样和在第一串I分量采样中间的第二串I 分量采样，并以两倍的预定符号率对Q分量采样，以提供预定符号率的第一串Q分量采样和在第一串Q分量采样中间的并处于预定符号率的第二串Q分量采样；以及处理器(20)，用于处理采样，并估计相位调节值φ A 和符号时序调节值ST A ；其中，处理器(20)耦合到根据相位调节值φ A 来调节基准信号(22) 相位的本机振荡器，和根据符号的序调节值ST A 来调节所述采样时序的采样电路(18)上。
2：如权利要求1的系统，其特征在于所述采样的时序是由符号时序调节值表示的多个采样来调节的。
3：如权利要求2的系统，其特征在于经计算来估计符号时序调节值的幅度分量“Y”： y＝(BB2-BB1)/(BB2+BB1)，其中 BB 1 = Σ k = 1 3 | | B 1 ( k ) | | 2 , ]]> BB 2 = Σ k = 1 3 | | B 2 ( k ) | | 2 , ]]> B1(1)＝W1 1 +W1 4 +W1 7 +W1 10 +…， B1(2)＝W1 2 +W1 5 +W1 8 +W1 11 +…， B1(3)＝W1 3 +W1 6 +W1 9 +W1 12 +…， B2(1)＝W2 1 +W2 4 +W2 7 +W2 10 +…， B2(2)＝W2 2 +W2 5 +W2 8 +W2 11 +…， B2(3)＝W2 3 +W2 6 +W2 9 +W2 12 +…， W1n为由第一串I分量采样和相一致的第一串Q分量采样构成的复合采样，W2n为由第二串I分量采样和相一致的第二串Q分量采样构成的复合采样，其中n＝1，2，3，……
4：如权利要求3的系统，其特征在于处理器如下计算相位调节值 “φ A ”：       φ A ＝(φ 1 +φ 2 +φ 3 )/6 其中，如果BB1≥BB2，在除去调制后，φ K 为B1(k)的相角 φ B ，k＝1，2，3；否则，在除去调制后，φk为B2(k)的相角φ B ，k＝1，2，3；且其中：对于B＝a+jb φ B ＝tan -1 (a/b)
5：如权利要求3的系统，其特征在于由以下计算来估计符号时序调节值的符号： CC 1 = Σ k = 1 3 | | C 1 ( k ) | | 2 , ]]> 和 CC 2 = Σ k = 1 3 | | C 2 ( k ) | | 2 , ]]> 其中当CC1＜CC2时符号为正，当CC1≥CC2时符号为负， C1(k)＝B1(k)+B2(k)，对于k＝1，2，3， C2(1)＝B1(1)+B2(3)， C2(2)＝B1(2)+B2(1)，和C2(3)＝B1(3)+B2(2)，
6：如权利要求5的系统，其特征在于处理器如下计算相位调节值 “φ A ”：       φ A ＝(φ 1 +φ 2 +φ 3 )/6 其中，如果BB1≥BB2，在除去调制后，φ K 为B1(k)的相角 φ B ，k＝1，2，3；否则，在除去调制后，φk为B2(k)的相角φ B ，k＝1，2，3；且其中：对于B＝a+jb φ B ＝tan -1 (a/b)
7：如权利要求1的系统，其特征在于处理器如下计算相位调节值 “φ A ”：         φ A ＝(φ 1 +φ 2 +φ 3 )/6 其中，如果BB1≥BB2，在除去调制后，φk为B1(k)的相角 φ B ，k＝1，2，3，否则，在除去调制后，φk为B2(k)的相角φ B ，k＝1，2，3，且其中：对于B＝a+jb φ B ＝tan -1 (a/b)和其中 BB 1 = Σ k = 1 3 | | B 1 ( k ) | | 2 , ]]> BB 2 = Σ k = 1 3 | | B 2 ( k ) | | 2 , ]]> B1(1)＝W1 1 +W1 4 +W1 7 +W1 10 +…， B1(2)＝W1 2 +W1 5 +W1 8 +W1 11 +…， B1(3)＝W1 3 +W1 6 +W1 9 +W1 12 +…， B2(1)＝W2 1 +W2 4 +W2 7 +W2 10 +…， B2(2)＝W2 2 +W2 5 +W2 8 +W2 11 +…， B2(3)＝W2 3 +W2 6 +W2 9 +W2 12 +…， W1n为由第一串I分量采样和相一致的第一串Q分量采样构成的复合采样，W2n为由第二串I分量采样和相一致的第二串Q分量采样构成的复合采样，其中n＝1，2，3，……。

说明书

经共同估计相位和时序调节来获得载波相位和符号时序
    本发明总地讲涉及通信信号获得，具体讲涉及用于获得所接收的通信信号的载波相位和符号时序的系统。

    由C.Heegard，J.A.Heller和A.J.Viterbi在“A Microprocessor-BasedPSK Modem for Packet Transmission Over Satellite Channels”，IEEETransactions on Communications，COMM-26卷，第五，552-564页，1978年5月中，由L.E.Franks，在“Carrier and Bit Synchronization inData Communication-A Tutorial Review”，IEEE Transactions onCommunications，COMM-28卷，第8，1107-1120页，1980年8月中，由A.J.Viterbi和A.M.Viterbi，在“Nonlinear Estimation of PSK-Modulated Carrier Phase with Applications to Burst Digital Transmission，IEEE Transactions on Information Theory，IT-29卷，第4，第543-551页，1983年7月，以及颁发给Jame A.Crawford的名为“Communication Signal Detection and Acguision”的美国专利No.5,282,227中描述了各种从所接收的通信信号中获得载波相位和/或符号时序的技术。

    本发明提供一个系统，用来通过处理一组共同的采样数据，经共同估计载波相位调节和符号时序调节来快速地获得所接收的通信信号的载波相位和符号时序。

    本发明的系统包括：一个本机振荡器，用于提供本振频率的基准信号；一个混频器，用于将所接收的通信信号与基准信号混频，以产生中频的通信信号；一个模/数转换器，用于将中频通信信号转换成数字通信信号；一个用于将数字通信信号格式化成同相(I)和正交相(Q)分量的电路；一采样电路，用于以两倍预定符号率对I分量采样，以提供预定符号率的第一串I分量采样，和在第一串I分量采样中间并处于预定的符号率地第二串I分量采样，并以两倍的预定符号率对Q分量采样，以提供预定符号率的第一串Q分量采样和在第一串Q分量采样中间并处于预定符号率的第二串Q分量采样；以及一个用于处理采样，以估计相位调节值和符号时序调节值的处理器，其中，处理器被耦合到用于根据相位调节值调节基准信号相位的本机振荡器上和根据符号时序调节值调节所述采样的时序的采样电路。

    本发明的系统特别用于快速获得如信息字符组的所接收的通信信号的载波相位和符号时序，诸如用在颁发给Gernot M.Engel，DwightR.Bean和Edward F.Smith的美国专利5,197,125中所描述的多用户DAMA的通信系统中。

    本发明的附加特征将参照优选实施例加以详述。

    附图1为本发明的优选实施例的方框图。

    图1的优选实施例用于快速地获取所接收的有110符号格式的PSK调制的通信信号的载波相位和符号时序。该系统包括以直接数字合成器(DDS)10实现的本振器10，混频器12，A/D转换器14，下转换电路16，降速电路18和数字信号处理器20。

    本机振荡器10提供本机频率的基准信号22。混频器12将所接收的通信信号24与基准信号22混频以获得中频的通信信号26。A/D14将中频通信信号26转成数字通信信号28。下转换器电路16将数字通信信号28格式化成同相分量I和正交相分量Q。

    降速电路18以两倍的预定符号率对I分量采样以提供在预定符号率的第一串I分量采样I1和在第一串I分量采样中间并处于预定号率的第二串I分量采样I2。降速电路18还以两倍预定的符号率对Q分量采样，并提供在预定符号率的第一串Q分量采样Q1和在第一串Q分量采样中间的并处于预定符号率的第二串Q分量采样Q2。

    处理器20处理采样I1、Q1、I2、Q2，以估计相位调节值φA和符号时序调节值STA。处理器20耦合到根据相位调节值φA调节基准信号22相位的本机振荡器10和调节由符号时序调节值STA表示的多个采样的采样时序的降速电路18上。

    处理器20适于以下列算式来估计符号时序调节值STA的幅度分量“Y”：

    y＝(BB2-BB1)/(BB2+BB1)，                                   (方程1)其中其中B1(1)＝W11+W14+W17+W110+…，                               (方程4)B1(2)＝W12+W15+W18+W111+…，                               (方程5)B1(3)＝W13+W16+W19+W112+…，                               (方程6)B2(1)＝W21+W24+W27+W210+…，                               (方程7)B2(2)＝W22+W25+W28+W211+…，                               (方程8)B2(3)＝W23+W26+W29+W212+…，                               (方程9)

    W1n为由第一串I分量采样和相一致的第一串Q分量采样构成的复合采样，W2n为由第二串I分量采样和相一致的第二串Q分量采样构成的复合采样，其中n＝1，2，3，……

    处理器20以下式来估计符号时序调节值STA：和其中当CC1＜CC2时符号为正，当CC1≥CC2时符号为负，

    C1(K)＝B1(k)+B2(k)，对于k＝1，2，3，    (方程13)

    C2(1)＝B1(1)+B2(3)，                    (方程14)

    C2(2)＝B1(2)+B2(1)，                    (方程15)和  C2(3)＝B1(3)+B2(2)，                    (方程16)

    在优选实施例中，每个符号有40个复合采样，根据下列方程估计符号时序调节值STA：STA＝〔(6y/0.3077)+10〕/40，对于|y|≤0.3077 (方程17)STA＝4{[min(y，0.5)-0.3077]/[0.5-0.3077]}/40+16/40，

                     对于y＞0.3077          (方程18)STA＝4{[max(y，-0.5)+0.5]/[0.5-0.3077]}/40，

                     对于y＜0.3077          (方程19)

    由值0.3077限定线性中部范围和非线性外部范围之间的转变点。符号时序调节值STA模拟在锁相环中共用的S曲线调节特性。

    处理器20由下列算式来估计相位调节值φA：

    φA＝(φ1+φ2+φ3)/6                 (方程20)

    其中，若BB1≥BB2，在除去调制后，φk为B1(k)的相角φB，k＝1，2，3，否则，在除去调制后，φk为B2(k)的相角φB，k＝1，2，3，且其中：对于B＝a+jbφB＝tan-1(a/b)                    (方程21)在计算相位调节值φA时，应考虑模2π。