一種高速突發解調同步系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及突發通信領域。
【背景技術】
[0002] 突發通信中廣泛采用TDM方式，接收端需要接收以空隙相隔的時隙信號，通常每 個時隙僅使用較短的導頻段，這對載波同步帶來了考驗，因為基于導頻輔助的算法需要較 長的導頻段才能準確地估計參數，因此很多系統通過相位前饋的估計算法（例如V&V算法） 來繼續修正載波誤差，而本系統使用反饋環路對殘余頻偏和相位誤差進行修正，比相位前 饋跟蹤算法更加準確，并且設計簡單節省資源。
[0003] 在衛星通信和某些環境下的陸地通信中，信號可能發生急劇的功率變化，因此要 想捕獲到每個時隙，往往需要自適應門限方法來抵消信號功率變化產生的影響。
[0004] 由于移動導致接收信號產生的多普勒頻移，或者由于接收機與發射機的晶振偏差 都會導致信號存在載波頻偏的影響，因此在較大頻偏下，時隙的捕獲不能使用相干檢測的 方法，需要借助于非相干的檢測方法，而差分檢測幾乎是非相干檢測方法中性能最優的。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，本發明提供了一種高速突發解調同步系統，可以在較大頻偏，低信噪比 和信號功率急劇變化下有非常高的檢測概率。
[0006] 為了達到上述目的，本發明的技術方案為：該系統包括順次連接的差分檢測模塊、 數字自動增益控制AGC模塊、符號同步模塊、粗頻率同步模塊、粗相位恢復模塊以及鎖相環 模塊，其中：
[0007] 差分檢測模塊的輸入為具有N倍于符號速率的固定采樣率的數字基帶信號，通過 差分檢測的峰值找到數字基帶信號的導頻序列第一個符號中最接近最佳采樣點的點；數字 AGC模塊通過計算時隙前若干個符號的平均功率，來確定補償系數對數字基帶信號進行幅 度補償；符號同步模塊通過基于多符號累積的絕對值非線性前饋估計方法和卡爾曼濾波方 法估計幅度補償后的數字基帶信號的符號定時誤差，并采用線性插值來獲得導頻序列中每 個符號的最佳采樣點；粗頻偏同步模塊通過導頻序列的最佳采樣點采取數據輔助方法來估 計頻偏并進行頻偏恢復；粗相位恢復模塊，對頻偏恢復后的導頻序列最佳采樣點采用數據 輔助方法來估計相偏并進行相偏恢復；鎖相環模塊針對相偏恢復后的導頻序列通過二階鎖 相環來快速跟蹤殘余小頻偏和小相偏，實現精載波同步。
[0008] 進一步地，具有η倍于符號速率的固定采樣率的數字基帶信號，其中N = 4。
[0009] 進一步地，差分檢測模塊包括差分檢測器、相關單元和比較單元，差分檢測器用于 對于輸入的具有N倍于符號速率的固定采樣率的數字基帶信號進行差分檢測，獲得差分信 號；相關單元用于將差分信號與預存的差分信息進行相關，獲取多個相關值，并將多個相關 值進行取模值平方后累加，獲得總相關值輸入至比較單元；比較單元用于對差分信號取模 值平方后累加，累加結果再乘以一個與信噪比相關的系數k，作為自適應門限值，在比較單 元中比較總相關值與自適應門限值的大小，其中自適應門限值隨著數字基帶信號的輸入不 斷更新。
[0010] 在多個相關值中，若第η個相關值超過自適應門限，則以第η個相關值作為當前 值。
[0011] 若第η+1個相關值超過當前值，則以第η+1個相關值作為當前值，并繼續檢測第 η+2個相關值，直到相關值小于或者等于當前值，則當前值即為峰值；峰值對應的差分信息 即為輸入信號導頻序列最接近最佳采樣點的點之間的差分信息，利用這個差分信息獲得第 一個符號中最接近最佳采樣點。
[0012] 進一步地，AGC模塊包括功率檢測單元和功率補償單元，功率檢測單元對采樣點計 算功率并累加求和，功率補償單元對于和值與判決值進行對比確定補償系數并進行補償。
[0013] 進一步地，粗頻偏同步模塊采用基于數據輔助的L&R頻偏估計算法。
[0014] 有益效果：
[0015] (1)自適應差分檢測可以在較大頻偏，低信噪比和信號功率急劇變化下有非常高 的檢測概率。
[0016] (2)數字AGC模塊能夠使不同時隙信號的幅度趨近一致，方便后續載波同步模塊 采取良好的位寬策略來降低處理復雜度和資源消耗。
[0017] (3)在較短導頻情況下，鎖相環在粗載波估計方法輔助下對剩余的頻偏和相偏進 行補償，可以在較低的資源消耗代價下實現快速和精準的載波同步。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明的高速突發解調同步系統的結構框圖；
[0019] 圖2為本發明的差分檢測模塊的原理框圖；
[0020] 圖3為本發明的AGC模塊的原理框圖；
[0021] 圖4為本發明的符號同步模塊延時τ估計的原理框圖；
[0022] 圖5為本發明的符號同步模塊線性插值器的原理框圖；
[0023] 圖6為本發明的粗頻率同步模塊頻率估計原理框圖；
[0024] 圖7為本發明的粗相位同步模塊相位估計原理框圖；
[0025] 圖8為本發明的鎖相環模塊原理框圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。
[0027] 下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。
[0028] 本發明提供了一種高速突發解調同步系統，如圖1所示，該高速突發解調同步系 統應處于數字前端之后，由于符號同步需要相應采樣率支持，因此在數字前端中需要經過 采樣率變換，變換后采樣率為1個符號4個采樣點。該系統包含差分檢測模塊、AGC數字自 動增益控制模塊、符號同步模塊、粗頻率同步模塊、粗相位恢復模塊、鎖相環模塊。
[0029] 上述各模塊的連接關系為：
[0030] 經過數字前端后的信號為1個符號4個采樣點，通過突發檢測模塊找到第一個前 導序列的最接近最佳采樣點的點，即粗定時誤差為（_T s/8, Ts/8)，然后把符號輸入到AGC 模塊，根據測得的信號功率值，對信號做幅度補償，然后輸出符號到符號同步模塊，估計出 延時τ，對采樣點進行插值，然后插值器輸出每個符號的最佳采樣點，即采樣率變為1個 符號一個采樣點，輸入到粗頻率估計模塊進行基于導頻輔助的頻偏估計算法，估計出頻偏 A ωTs，然后使用數控振蕩器（Numeric Control Oscillator，NCO)進行頻偏恢復。然后輸 出的符號信息再進入粗相位估計模塊進行基于導頻輔助的相位估計算法，估計出相偏」識， 然后使用NCO進行相位恢復。最終通過頻率/相位跟蹤環對符號進行殘余頻偏和相偏的補 償。
[0031] 為對抗頻偏和相偏的影響，本方案采用差分的突發檢測方法，差分檢測模塊包括 差分檢測器、相關單元和比較單元，差分檢測器用于對于輸入的具有N倍于符號速率的固 定采樣率的數字基帶信號進行差分檢測，獲得差分信號；相關單元用于將差分信號與預存 的差分信息進行相關，獲取多個相關值，并將多個相關值進行取模值平方后累加，獲得總相 關值輸入至比較單元；比較單元用于對差分信號取模值平方后累加，累加結果再乘以一個 與信噪比相關的系數k，作為自適應門限值，在比較單元中比較總相關值與自適應門限值的 大小，其中自適應門限值隨著數字基帶信號的輸入不斷更新。
[0032] 如圖2所示，圖中給出前導序列為48個符號的情況。插值器輸出的信號，每個符 號周期包含4個采樣點。當前的輸入采樣點，取共輒后與延遲4個采樣點的數據（即前一 個符號對應的采樣點）相乘，即完成差分操作；差分信號與本地預存前導序列的47個差分 信息進行相關，并取模值平方來進行相關特性的表示；當相關值大于預設的門限時、且為局 部最大值時，即認為出現了突發信號，給出指示。其中考慮到信號功率可能會出現較大變 化，不能選用固定門限對相關特性做判定，因此選擇了自適應門限方法，對差分操作后獲得 的差分信號分別取模值的平方再進行累加作為門限，對相關特性做判定。其中差分信號每 4個采樣點取一個，對應符號間相同位置采樣點的差分信息，統計長度為47個符號。
[0033] 檢測過程如下：
[0034] 1)當差分檢測器的輸出值超過自適應門限的閾值，則認為找到峰值區間，保存當 前差分檢測值。
[0035] 2)根據爬坡法，若下個差分檢測值超過當前差分檢測值，則保存新的差分檢測值， 并繼續檢測下個差分檢測值，直到下次差分檢測小于當前保存的差分檢測值，則認為所保 存的差分檢測值即為峰值。此值對應的差分信息正是我們需要找到的輸入信號前導序列最 接近最佳采樣點的點之間的差分信息，其中與圖中b47對應