相乘的差分信息認為是輸入信 號第 48個導頻的共輒與第47個導頻相乘的結果，b47為已知前導序列第48個導頻與第 47 個導頻的共輒相乘的結果。前導序列通常我們選用類似擴頻序列的結構，每個前導符號之 間的相位誤差為0或者JT，即bl~b47只有1和-1兩種可能，這樣差分信息進行相關時就 不需要通過乘法器來計算，節省乘法器資源。
[0036] 進行差分檢測的好處是，可以減小頻偏和相偏對于突發檢測的影響。假設在某段 突發內，信號的頻偏和相偏分別為A ω和?φ，則進行差分檢測后，相偏4爐的影響被完全 消除，頻偏A ω引起的相位偏轉的則被限制在Δ c〇Ts。
[0037] 自動增益控制模塊位于幀檢測模塊后面，其作用是將信號功率統一到一個固定的 區間內。自動增益控制控制模塊包括兩個部分，功率檢測以及功率補償，如圖3所示。當突 發檢測模塊檢測到前導序列，AGC確定所統計的數據為信號段的數據，統計該信號段的信號 功率，通過計算的值的大小，決定補償系數，下一時隙開始時，重新進行統計。
[0038] 定時同步模塊分為定時估計和定時內插兩部分。定時估計采用絕對值非線性的前 饋估計方法，如圖4所示。
[0039] 輸入數據序列取絕對值后，計算傅里葉系數：
[0041] 其中N = 4,對應一個符號4個采樣點；xk= I r k I，取絕對值操作可使用CORDIC算 法實現。為減小噪聲對定時估計的影響，對結果進行累加和卡爾曼濾波處理，累加長度和卡 爾曼濾波器系數K可以根據輸入信噪比進行相應的設置來獲得所需的估計精度。最后對結 果取輻角，即得到定時誤差的估計值：
[0043] 最后利用得到的定時誤差估計值，對原始信號進行內插。內插的方法有很多種，例 如線性插值、拉格朗日插值和立方插值，對于1個符號4個采樣點的情況線性插值就能很好 的滿足性能要求，而且線性插值實現最簡單，消耗資源最少，如圖5所示。
[0044] 粗頻偏估計模塊采用基于導頻輔助的L&R頻偏估計算法，例如Kay、Fitz、L&R和 M&M算法，以L&R為例，如圖6所示。
[0045] L&R算法公式如下：
[0049] 其中R1(Hi) (m = 1，2,…，N)表示導頻域自相關矢量，z(p) (k)為接收到的導頻符號， 為導頻符號對應的本地導頻數據，則#氣咖抑㈨·去除了調制信息的影響。Lp表示 導頻域的符號數目，N為設計參數，受估計范圍影響；CT為經過L個導頻域之后估計得到的 一個歸一化頻率誤差估計值。
[0050] 計算歸一化頻偏需要計算R1 (m)、累加 R1 (m)并求福角。其中的信號延時以及乘加 結構可視為一個N階的復輸入FIR濾波器。而對于未取共輒的路徑，由于乘加結構引入的 延遲，需要進行延時處理，以匹配流水線。估計器僅在導頻域工作，在數據域處于凍結 狀態。估計得到的頻偏用于控制NC0,將NCO的輸出與原始數據流相乘，得到解旋轉的數據。 [0051 ] 粗相位估計模塊，通常選用ML (最大似然）估計方法，直接使用經粗頻偏恢復后的 導頻序列與已知的導頻符號進行相關運算，求得相位估計值I,如圖7所示，是相位估計模 塊的原理框圖。相位估計模塊實質是進行相關運算，相關運算的計算公式如下：
[0053] 其中，Ck對應本系統中的未譯碼符號數據，x(k)對應經過粗頻偏恢復后的導頻序 列，N表示一幀數據的長度，arg{ ·}表示求復數的幅角，彡為計算得到的相位估計值。估計 器僅在導頻域工作，在數據域處于凍結狀態。相偏補償器根據估計得到的相位偏差值使用 NCO或者Cordic IP核對星座點進行反向旋轉，輸出符號作為解調器的輸出。
[0054] 為了進一步補償殘余的頻偏與相偏對載波相位誤差的影響，將在環路最后加上基 于軟件鎖相環模塊，具體結構如圖8所示。其中，鑒相器的輸出即為載波相位誤差，有很多 種鑒相器可供選擇，以符號乘積鑒相器為例，鑒相器公式可表示為：= IQ - Qi，其中Q和I 表示的是前一環節的輸出信號，?:和Q表示的是判決得出的信號的同相和正交分量，通常正 數判決為1，負數判決為-1。
[0055] 為了保證上面的環路能夠性能良好的進行頻率和相位跟蹤，設計系數KJPK2時需 要既要有足夠的捕獲帶寬滿足跟蹤殘余頻差的要求和捕獲速度的要求，即需要在導頻段完 成捕獲，但是太大的捕獲帶寬會導致跟蹤精度的降低，在設計參數時要充分了解系數帶來 的性能變化。
[0056] 綜上，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在 本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護 范圍之內。
【主權項】
1. 一種高速突發解調同步系統，其特征在于，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： 所述的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所述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 占. 所述的數字AGC模塊通過計算時隙前若干個符號的平均功率，來確定補償系數對所述 數字基帶信號進行幅度補償； 所述的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 波方法估計所述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； 所述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； 所述粗相位恢復模塊，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； 所述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。2. 如權利要求1所述的一種高速突發解調同步系統，其特征在于，所述具有n倍于符號 速率的固定采樣率的數字基帶信號，其中N = 4。3. 如權利要求1所述的一種高速突發解調同步系統，其特征在于，差分檢測模塊包括 差分檢測器、相關單元和比較單元，所述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；所述相關單元用于將所述差 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；所述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； 在所述多個相關值中，若第n個相關值超過自適應門限，則以第n個相關值作為當前 值； 若第n+1個相關值超過當前值，則以第n+1個相關值作為當前值，并繼續檢測第n+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；所述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。4. 如權利要求1所述的一種高速突發解調同步系統，其特征在于，所述AGC模塊包括功 率檢測單元和功率補償單元，所述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。5. 如權利要求1所述的一種高速突發解調同步系統，其特征在于，粗頻偏同步模塊采 用基于數據輔助的L&R頻偏估計算法。
【專利摘要】本發明公開了一種高速突發解調同步系統，其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模塊對數字基帶信號進行幅度補償；符號同步模塊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來估計相偏并進行相偏恢復；鎖相環模塊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。該方法具有非常高的檢測概率。
【IPC分類】H04J3/06, H04L7/00
【公開號】CN105245303
【申請號】CN201510543977
【發明人】楊德偉, 程田豐, 王 華, 管凝, 何東軒
【申請人】北京理工大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年8月28日