專利名稱：基于均衡的散射通信定時恢復裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及散射通信領域中散射信道快時變、并且深衰落條件下的一種基于均衡的散射通信定時恢復裝置。特別適用于存有飛行器衰落、大風勁吹散射體等情況下的散射通信中提取定時恢復信號。
背景技術：
基于內插的定時恢復方法具有極大的靈活性，在高斯白噪聲、衛星通信等信道條件下的數字通信系統中被廣泛應用，其核心部分是定時誤差檢測。這種定時誤差檢測方法要求數據必須有良好的過零特性，否則將無法給出定時誤差信息。一方面，存有飛行器衰落、大風勁吹散射體等情況下的散射通信，其信道特性為時變多徑并且深衰落，數據的過零特性嚴重受損，導致無法檢測出定時誤差信息；另一方面，進行高速散射通信時，可以采用均衡器消除碼間干擾，而沒有充分利用均衡器具有動態跟蹤信道變化的能力。若采用現有的定時恢復手段提取高速散射通信中的定時恢復信號，則需要增加額外的信號處理單元， 這樣將增加設備的復雜性，增加使用成本。
實用新型內容本實用新型的目的在于避免上述背景技術應用在散射通信中的不足之處，將基于內插的定時恢復方法與均衡器的跟蹤特性進行有機結合，以實現存有飛行器衰落、大風勁吹散射體等情況下高速散射通信的定時誤差提取，從而實現定時恢復。本實用新型與傳統定時恢復裝置相比，基本不增加硬件設備，并且可以在快時變多徑、深衰落散射信道條件下，為數據重建提供穩定的定時恢復。本實用新型的目的是這樣實現的基于均衡的散射通信定時恢復裝置，包括A/D變換器1、帶通濾波器2、內插濾波器 3、分數間隔均衡器4、定時誤差檢測器5、定時信號調整及控制單元6、數字鎖相環7和電源 8，其特征在于還包括定時誤差檢測器5和定時信號調整及控制單元6 ；所述的A/D變換器 1的輸入端口 1與低中頻信號輸入端口 A連接，輸出端口 2與帶通濾波器2的輸入端口 1相連；帶通濾波器2的輸出端口 2與內插濾波器3的輸入端口 1相連；內插濾波器3的輸出端口 2與分數間隔均衡器4的輸入端口 1相連；分數間隔均衡器4的輸出端口 2與定時誤差檢測器5的輸入端口 1相連；定時誤差檢測器5的輸出端口 2與定時信號調整及控制單元6 的輸入端口 1相連；定時信號調整及控制單元6的輸出端口2與定時恢復輸出端口B相連， 其輸出端口 3、輸出端口 4與內插濾波器3的輸入端口 3、輸入端口 4 一一對應相連，其輸出端口 5與分數間隔均衡器4的輸入端口 4相連；數字鎖相環7的輸入端口 1與高穩時鐘輸入端口 C相連，其輸出端口 2、輸出端口 3、輸出端口 4、輸出端口 5、輸出端口 6與A/D變換器1的輸入端口 3、內插濾波器3的輸入端口 5、定時信號調整及控制單元6的輸入端口 6、 分數間隔均衡器4的輸入端口 3、定時誤差檢測器5的輸入端口 3 —一對應相連；電源8輸出電壓+V端分別與各部件相應的輸入電壓端相連。待恢復的低中頻信號由A/D變換器1進行固定采樣，樣值通過帶通濾波器2濾除
4帶外噪聲，然后信號通過內插濾波器3內插出所需要的分數倍符號速率的信號，送給分數間隔均衡器4處理，消除由于信號經過散射信道而造成的碼間干擾。根據分數間隔均衡器 4處理信號后的對應的抽頭數值，由定時誤差檢測器5得到定時誤差信息，然后由定時信號調整及控制單元6根據獲得的定時誤差信息，輸出控制內插濾波器3的內插基點和分數間隔值，調整定時恢復信號，得到準確的定時恢復信號，并將定時恢復信號反饋給分數間隔均衡器4，從而在下一次指導均衡器于正確的起止位置進行均衡處理。其中，定時誤差檢測器5包括均衡器抽頭數值存儲器9、絕對值計算器10、數字乘法器11、第一模值加法器12-1、第二模值加法器12-2、定時誤差計算器13，所述的均衡器抽頭數值存儲器9的輸入端口 1與分數間隔均衡器4的輸出端口 2相連，其輸出端口 2與絕對值計算器10的輸入端口 1相連；絕對值計算器10的輸出端口 2與數字乘法器11的輸入端口 1相連；數字乘法器11的輸出端口 2、輸出端口 3與第一模值加法器12-1輸入端口 1、 第二模值加法器12-2輸入端口 1 一一對應相連；第一模值加法器12-1輸出端口 2、第二模值加法器12-2輸出端口 2與定時誤差計算器13的輸入端口 1、輸入端口 2 —一對應相連； 定時誤差計算器13的輸出端口 3與定時信號調整及控制單元6的輸入端口 1相連；數字鎖相環7輸出端口 6輸出的時鐘信號Tl分別與各部件相應的時鐘輸入信號Tl端相連。其中，定時信號調整及控制單元6包括固定相位存儲器14、調整步長存儲器15、定時調整計算器16、內插控制器17，所述的定時調整計算器16的輸入端口 1與定時誤差檢測器5的輸出端口 2相連，其輸入端口 2、輸入端口 3與固定相位存儲器14的輸出端口 1、調整步長存儲器15的輸出端口 1 一一對應相連，其輸出端口 4、輸出端口 5與內插控制器17 的輸入端口 1、定時恢復輸出端口 B—一對應相連；內插控制器17輸出端口 2、輸出端口 3 與內插濾波器3的輸入端口 3、輸入端口 4 一一對應相連。數字鎖相環7輸出端口 4輸出的時鐘信號T2分別與各部件相應的時鐘輸入信號T2端相連。本實用新型相比背景技術具有如下優點1.本實用新型采用了定時誤差檢測器5和定時信號調整及控制單元6，采用特有的定時誤差提取方法和先進數字信號處理方法，在快時變多徑、深衰落散射信道條件下，實現靈活、穩健的定時恢復。2.本實用新型采用了定時誤差檢測器5，利用均衡器的動態跟蹤特性，巧妙地將這種跟蹤特性應用于定時恢復中，從對均衡器抽頭數值的處理中獲得穩定、準確的定時誤
差fe息。3.本實用新型的組成部件采用大規模現場可編程器件制作，因此可通過配置不同的程序靈活地實現對工作參數的修改，使結構大大簡化，成本顯著降低。
圖1是本實用新型的電原理方框圖。圖2是本實用新型定時誤差檢測器5實施例的電原理圖。圖3是本實用新型定時信號調整及控制單元6實施例的電原理圖。
具體實施方式
參照圖1至圖3，本實用新型由A/D變換器1、帶通濾波器2、內插濾波器3、分數間隔均衡器4、定時誤差檢測器5、定時信號調整及控制單元6、數字鎖相環7、電源8組成。圖 1是本實用新型的電原理方塊圖，實施例按圖1連接線路。其中A/D變換器1的作用是將外部接收到的低中頻信號A進行固定時鐘采樣，將得到的樣值信號送入到帶通濾波器2，濾除帶外噪聲。帶通濾波器2的輸出信號經由內插濾波器3處理后，得到所需要的速率的數字信號，將這些數字信號送入分數間隔均衡器4，消除由于經過散射信道而造成的碼間干擾， 將分數間隔均衡器4的各抽頭數值送入到定時誤差檢測器5。定時誤差檢測器5對抽頭數值進行處理得到定時誤差信息，將定時誤差信息送入定時信號調整及控制單元6。定時信號調整及控制單元6得到定時恢復輸出B，計算出控制內插濾波器3的內插基點和分數間隔值，輸出控制分數間隔均衡器4的定時信息。實施例A/D變換器1、帶通濾波器2、內插濾波器3、分數間隔均衡器4、定時誤差檢測器5、定時信號調整及控制單元6均采用同一塊美國 Altera公司生產Cyclone II系列FPGA芯片制作。本實用新型定時誤差檢測器5的作用是根據分數間隔均衡器4的均衡器抽頭數值得到定時誤差信息。它由均衡器抽頭數值存儲器9、絕對值計算器10、數字乘法器11、第一模值加法器12-1、第二模值加法器12-2、定時誤差計算器13組成。圖2是本實用新型定時誤差檢測器5的電原理圖，實施例按圖2連接線路。其中均衡器抽頭數值存儲器9將從分數間隔均衡器4中得到的抽頭數值存儲其中。絕對值計算器10對均衡器抽頭數值存儲器9 中的各個抽頭數值進行絕對值運算。數字乘法器11對取絕對值后的抽頭數值進行平方運算，得到各個抽頭數值的平方值。第一模值加法器12-1完成前一半抽頭模值平方的累加， 第二模值加法器12-2完成后一半抽頭模值平方的累加，第一模值加法器12-1和第二模值加法器12-2均將計算結果送入到定時誤差計算器13。定時誤差計算器13通過對兩個累加值進行處理，最終得到定時誤差信息。實施例均衡器抽頭數值存儲器9、絕對值計算器10、 數字乘法器11、第一模值加法器12-1、第二模值加法器12-2、定時誤差計算器13均采用美國Altera公司生產CycloneII系列FPGA芯片制作。本實用新型定時信號調整及控制單元6的作用是根據從定時誤差檢測器5中獲得的定時誤差信息得到準確的定時恢復信號。它由固定相位存儲器14、調整步長存儲器15、 定時調整計算器16、內插控制器17組成。其中固定相位存儲器14存儲著對應單個樣值的固定相位。調整步長存儲器15存儲著輸入到定時調整計算器16，對固定步長進行調整的相位值。定時調整計算器16根據定時誤差信息對固定相位存儲器14和調整步長存儲器15 的輸入值進行運算，輸出相位運算結果到內插控制器17。內插控制器17根據運算結果輸出對應的定時恢復信號，并通過對輸入的相位結果進行處理，得到控制內插濾波器3的內插基點和分數間隔值。實施例固定相位存儲器14、調整步長存儲器15、定時調整計算器16、內插控制器17均采用美國Altera公司生產Cyclone II系列FPGA芯片制作。本實用新型數字鎖相環7的作用是通過其輸入端口 1接收高穩時鐘輸入端口 C輸入的高穩時鐘信號，經其鎖相處理后由其輸出端口 2、輸出端口 3、輸出端口 4、輸出端口 5、 輸出端口 6給A/D變換器1、內插濾波器3、定時信號調整及控制單元6、分數間隔均衡器4、 定時誤差檢測器5提供一個高穩時鐘源。本實用新型電源8提供各部件的直流工作電壓，實施例采用市售通用集成穩壓直流電源塊制作，其輸出+V電壓為+3. 3V、供電電流為1A。本實用新型簡要工作原理如下[0021]待恢復的低中頻信號由A/D變換器1進行固定采樣，樣值通過帶通濾波器2濾除帶外噪聲，然后信號通過內插濾波器3內插出所需要的分數倍符號速率的信號，送給分數間隔均衡器4處理，消除由于信號經過散射信道而造成的碼間干擾。根據分數間隔均衡器 4處理信號后的對應的抽頭數值，由定時誤差檢測器5得到定時誤差信息，然后由定時信號調整及控制單元6根據獲得的定時誤差信息，輸出控制內插濾波器3的內插基點和分數間隔值，調整定時恢復信號，得到準確的定時恢復信號，并將定時恢復信號反饋給分數間隔均衡器4，從而在下一次指導均衡器于正確的起止位置進行均衡處理。本實用新型安裝結構如下把圖1至圖3中所有電路器件按圖1至圖3連接線路，通過一塊美國Altera公司生產Cyclone II系列FPGA芯片實現，安裝在一塊長、寬分別為240 X 120mm的印制板上，印制板上安裝低中頻輸入信號的端口 A電纜插座、定時恢復信號輸出端口 B電纜插座、外部高穩時鐘輸入端口 C插座和電源插座，組裝成本實用新型。
權利要求1.基于均衡的散射通信定時恢復裝置，包括A/D變換器(1)、帶通濾波器(2)、內插濾波器(3)、分數間隔均衡器(4)、定時誤差檢測器(5)、定時信號調整及控制單元(6)、數字鎖相環(7)和電源(8)，其特征在于還包括定時誤差檢測器(5)和定時信號調整及控制單元 (6)；所述的A/D變換器(1)的輸入端口 1與低中頻信號輸入端口㈧連接，其輸出端口 2 與帶通濾波器⑵的輸入端口 1相連；帶通濾波器(2)的輸出端口 2與內插濾波器(3)的輸入端口 1相連；內插濾波器(3)的輸出端口 2與分數間隔均衡器⑷的輸入端口 1相連； 分數間隔均衡器(4)的輸出端口 2與定時誤差檢測器(5)的輸入端口 1相連；定時誤差檢測器(5)的輸出端口 2與定時信號調整及控制單元(6)的輸入端口 1相連；定時信號調整及控制單元(6)的輸出端口 2與定時恢復輸出端口⑶相連，其輸出端口 3、輸出端口 4與內插濾波器(3)的輸入端口 3、輸入端口 4 一一對應相連，其輸出端口 5與分數間隔均衡器 (4)的輸入端口 4相連；數字鎖相環(7)的輸入端口 1與高穩時鐘輸入端口(C)相連，其輸出端口 2、輸出端口 3、輸出端口 4、輸出端口 5、輸出端口 6與A/D變換器(1)的輸入端口 3、 內插濾波器(3)的輸入端口 5、定時信號調整及控制單元(6)的輸入端口 6、分數間隔均衡器(4)的輸入端口 3、定時誤差檢測器(5)的輸入端口 3 —一對應相連；電源(8)輸出電壓 +V端分別與各部件相應的輸入電壓端相連；待恢復的低中頻信號由A/D變換器(1)進行固定采樣，樣值通過帶通濾波器(2)濾除帶外噪聲，然后信號通過內插濾波器(3)內插出所需要的分數倍符號速率的信號，送給分數間隔均衡器(4)處理，消除由于信號經過散射信道而造成的碼間干擾；根據分數間隔均衡器(4)處理信號后的對應的抽頭數值，由定時誤差檢測器(5)得到定時誤差信息，然后由定時信號調整及控制單元(6)根據獲得的定時誤差信息，輸出控制內插濾波器(3)的內插基點和分數間隔值，調整定時恢復信號，得到準確的定時恢復信號，并將定時恢復信號反饋給分數間隔均衡器(4)，從而在下一次指導均衡器于正確的起止位置進行均衡處理。
2.根據權利要求1所述的基于均衡的散射通信定時恢復裝置，其特征在于定時誤差檢測器(5)包括均衡器抽頭數值存儲器(9)、絕對值計算器(10)、數字乘法器(11)、第一模值加法器(12-1)、第二模值加法器(12-2)和定時誤差計算器(13)，所述的均衡器抽頭數值存儲器(9)的輸入端口 1與分數間隔均衡器(4)的輸出端口 2相連，其輸出端口 2與絕對值計算器(10)的輸入端口 1相連；絕對值計算器(10)的輸出端口 2與數字乘法器(11)的輸入端口 1相連；數字乘法器(11)的輸出端口 2、輸出端口 3與第一模值加法器(12-1)輸入端口 1、第二模值加法器(12-2)輸入端口 1 一一對應相連；第一模值加法器(12-1)輸出端口 2、第二模值加法器(12-2)輸出端口 2與定時誤差計算器(13)的輸入端口 1、輸入端口 2—一對應相連；定時誤差計算器(13)的輸出端口 3與定時信號調整及控制單元(6)的輸入端口 1相連；數字鎖相環(7)輸出端口 6輸出的時鐘信號Tl分別與各部件相應的時鐘輸入信號Tl端相連。
3.根據權利要求1所述的基于均衡的散射通信定時恢復裝置，其特征在于定時信號調整及控制單元(6)包括固定相位存儲器(14)、調整步長存儲器(15)、定時調整計算器 (16)和內插控制器(17)，所述的定時調整計算器(16)的輸入端口 1與定時誤差檢測器(5) 的輸出端口 2相連，其輸入端口 2、輸入端口 3與固定相位存儲器(14)的輸出端口 1、調整步長存儲器(15)的輸出端口 1 一一對應相連，其輸出端口 4、輸出端口 5與內插控制器(17) 的輸入端口 1、定時恢復輸出端口(B) —一對應相連；內插控制器(17)輸出端口 2、輸出端口 3與內插濾波器(3)的輸入端口 3、輸入端口 4 一一對應相連；數字鎖相環(7)輸出端口 4輸出的時鐘信號T2分別與各部件相應的時鐘輸入信號T2端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種基于均衡的散射通信定時恢復裝置，它涉及散射通信領域中散射信道快時變、并且深衰落條件下的同步提取裝置。它由A/D變換器、帶通濾波器、內插濾波器、分數間隔均衡器、定時誤差檢測器、定時信號調整及控制單元和數字鎖相環等模塊組成。在散射信道條件下，該裝置將基于內插的定時恢復技術與時域均衡技術進行有機結合，消除散射信道帶來的碼間干擾的同時，實現從高速傳輸的數據信息中提取定時恢復信號的功能。本實用新型采用大規模可編程數字邏輯器件實現，具有集成化程度高、性能穩定可靠、可移植性好、成本低廉等特點。特別適用于存有飛行器衰落、大風勁吹散射體等情況下的散射通信中提取定時恢復信號。
文檔編號H04L25/03GK202261370SQ201120412779
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者全亮 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所