一種數字調相信號的定時誤差矯正方法
【專利摘要】本發明請求保護一種數字調相信號的定時誤差矯正方法，涉及移動通信【技術領域】。為了提高數字調相信號的定時誤差矯正精度，本發明提出一種針對時域采樣點進行多項式插值的定時誤差矯正方法，包括：根據最佳定時位置選取時域采樣點，從而構成插值誤差較小的插值模型；利用Lagrange插值或Newton插值得到表示信號波形的連續多項式函數；取最佳定時點處的函數值作為定時恢復的輸出，以及針對該定時輸出的多項式特性進行改進，從而降低運算復雜度。本發明利用插值的最小誤差替代了平均誤差，在提高定時誤差矯正精度的同時還能供用戶靈活地選擇插值階數，為數字調相信號的定時誤差矯正提供了一種簡單高效的方法。
【專利說明】一種數字調相信號的定時誤差矯正方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及移動通信【技術領域】，更具體的說，本發明涉及一種對數字調相信號進 行定時同步的定時誤差矯正方法。
【背景技術】
[0002] 對數字信號來說，與升余弦成形的波峰就是最大信噪比采樣點，也就是最佳采樣 點。因此，能否正確輸出這些最佳采樣序列，對降低誤碼率和信號EVM至關重要。
[0003] -般地，發送端在采用某些碼型（如單極性歸零碼）時，頻譜中會存在由信號穩態 部分產生的離散譜，接收端通過對這些基波成分的檢索，可提取出和發送端一致的符號頻 率，實現位同步。但這對某些碼型（如等概的雙極性碼）來說，無法直接提取符號頻率，力口 上接收機采樣誤差、信道時延等，都會增大解調信號的誤碼率和EVM，為了正確恢復出發送 端的符號信息，必須要做定時恢復。目前，數字調相信號的接收端主要通過對信號過采樣， 然后利用定時恢復算法，從而恢復出最佳采樣點。
[0004] 通常，非數據輔助的定時恢復過程包括定時誤差檢測和誤差矯正。常用的誤差檢 測算法包括Gardner算法和平方法，也有對它們的一些改進算法。Gardner算法針對數字調 相信號的波形特點來檢測定時誤差信息，僅適用于PSK信號，也有對多電平的QAM信號給出 了改進的Gardner算法，平方法通過對信號采樣點的平方做離散傅立葉變換來提取定時信 息，適用于所有的數字調相信號，另外，針對這兩種算法的過采樣倍數高、定時抖動大等特 點也有學者做了一些改進。誤差矯正一般用對內插濾波器逼近的方法，它將過采樣序列通 過一個內插濾波器來獲得定時恢復的輸出，這里的內插濾波器是一個Sa函數，不具物理實 現性，因此有學者用4階Lagrange插值法來逼近這個內插濾波器，也有用固定曲線的線性 組合對這個內插濾波器做了逼近。需要注意的是，這些逼近算法大多是從信號與系統的角 度對內插濾波器的逼近，這使得逼近誤差濾波后平均分配到定時輸出上，導致其精確度不 高。另外，由于這些逼近方法的內插階數較低，同樣導致其精度不高。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，本發明的目的是提出一種利用匹配接收的基帶過采樣點進行多項式插 值來進行定時誤差矯正的方法。
[0006] 為實現上述目的本發明采用的技術方案是：該方法首先將已獲取的定時誤差（定 時誤差可選用Gardner算法檢測得到，也可選用任意其它方法）處理成表示最佳定時輸出 位置kT的定時整數部分m k和定時小數部分uk，其次根據定時整數部分mk和定時小數部 分u k選取插值樣點構成插值模型，然后利用Lagrange插值或者Newton插值得到表示信號 波形的多項式函數，最后取最佳定時位置kT = (mk+uk)Ts處的函數值作為定時恢復的輸出 y (kT);其中Ts為米樣間隔，T為定時輸出符號間隔，k為定時輸出樣點序號。
[0007] 本發明還包括利用插值表達式的多項式特性、等距節點采樣下差商與差分的關系 對上述插值定時輸出y(kT)的改進，在保證定時精確性下，以降低計算復雜度。
[0008] 本發明能夠獲得的有益技術效果包括：1、定時誤差矯正精度提高，利用插值的準 最小誤差替代了內插濾波器逼近法的平均誤差，使得定時輸出的誤差減小；2、插值階數更 靈活，在理念上，本發明是將定時恢復的誤差矯正完全簡化成了插值的數值計算模型，摒棄 了信號系統觀念上將誤差矯正看成一次濾波的過程；3、計算復雜度有所減小，本發明只需 在確定插值階數后，計算一次Lagrange或者Newton插值系數，復雜度均只隨插值階數N線 性增長。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發明的誤差矯正流程圖；
[0010] 圖2為時域樣點的多項式插值模型；
[0011] 圖3為本發明的Lagrange插值定時誤差矯正流程圖；
[0012] 圖4為本發明的Newton插值定時誤差矯正流程圖。
【具體實施方式】
[0013] 為使本發明的技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖對實施方式進一步詳 細說明。
[0014] 參見圖1，本發明的定時誤差矯正方法具體實現如下：
[0015] A.根據第k-Ι次定時的輸出y((k_l)T)，利用Gardner算法檢測出第k次定時誤 差e(k) =Re{/(k_l/2) · [y(k)-y(k_l)]}，并且將定時誤差e(k)處理成表示最佳定時輸 出位置kT的定時整數部分mk和定時小數部分u k。若對QAM信號，檢測的定時誤差應換為
【權利要求】
1. 一種數字調相信號的定時誤差矯正方法，其特征在于：首先將已獲取的定時誤差處 理成表示佳定時輸出位置kT的定時整數部分m k和定時小數部分uk，其次根據定時整數部 分mk和定時小數部分u k選取插值樣點構成插值模型，然后利用Lagrange插值或者Newton 插值得到表示信號波形的多項式函數，最后取最佳定時位置kT = (mk+uk)Ts處的函數值作 為定時恢復的輸出y(kT);其中T s為米樣間隔，T為定時輸出符號間隔，k為定時輸出樣點 序號。
2. 根據權利要求1所述一種數字調相信號的定時誤差矯正方法，其特征在于：還包括 根據過采樣倍數T/Ts選擇插值階數N，然后根據插值階數N生成Lagrange插值或者Newton 插值的插值系數。
3. 根據權利要求1所述一種數字調相信號的定時誤差矯正方法，其特征在于：所述 Newton插值的差商DQ和差分之間滿足關系'μ,··&/,:
;其中h = (mk+i)Ts，表不插值樣點的序號；i = I" L+1，…，12表不插值模型中樣點的米樣時刻；I" 12表示選取樣點的范圍；Ak表示k階差分。
4. 根據權利要求1到3任一項所述一種數字調相信號的定時誤差矯正方法，其特征在 于：所述選取插值樣點的的原則為：最佳定時位置kT= (mk+uk)Ts始終位于所選插值樣點的 中間位置。
5. 根據權利要求1到3任一項所述一種數字調相信號的定時誤差矯正方法，其特征在 于：所述定時誤差由Gardner算法檢測得到。
【文檔編號】H04L7/00GK104301087SQ201410494062
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月24日 優先權日:2014年9月24日
【發明者】何維, 李章勇, 于秀蘭 申請人:重慶郵電大學