Pcm/fm信號極化合成的通道時延控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種無線通信領域的通道時延控制技術，尤其涉及一種用于連續相位 調制PCM/FM信號極化合成的通道時延控制方法。
【背景技術】
[0002]PCM/FM是一種連續相位調制信號，PCM碼在調制前先通過預調濾波器，以便在保 留基頻信號的基礎上濾去高頻成分，壓縮信號帶寬，然后送進調頻系統得到PCM/FM信號。 PCM/FM體制的遙測精度高，數據組成格式靈活多變，在接收端信號的解調方式便于硬件實 現，解調出的數據易于處理。因此，PCM/FM體制廣泛應用于航天遙測領域。
[0003] 在復雜、惡劣的電磁環境中，在存在快衰落的情況下，為了最大限度的利用接收信 號功率，提高信噪比，常采用分集接收。極化分集因其不同極化方向極化信號衰落相關性小 且結構緊湊的優點，在遙測系統中得到廣泛應用。極化分集接收是同時接收不同旋向極化 的信號（如左旋和右旋），然后進行合成輸出。理論上，極化合成可以使接收性能提高3dB。
[0004] 常見的極化合成方法有選擇式相加、等增益合成、中頻最大比合成等，但這些方式 是針對BPSK、QPSK信號的，不適應于連續相位調制信號。張波針對連續相位調制信號提出 了一種基于多符號檢測（Multi-SymbolDetection,MSD)技術的極化合成方法，該方法分別 對左右旋通道進行下變頻、捕獲、跟蹤及MSD，然后對兩個通道的多符號相關結果進行合成， 完成信號的極化合成處理，合成效果與理論值之間的差距小于〇. 5dB。
[0005] MSD技術接收到一個符號時，并不立即進行判決，而是在多個符號長度內將接收到 的信號波形與本地存儲的波形進行相關運算，以此來判決符號。美國在靶場先進遙測計劃 中將MSD技術和Turbo乘積碼（TPC)技術相結合，增強遙測系統的性能。理論上，采用這兩 項技術的遙測系統在誤碼率為10 7的條件下，相比原系統可以獲得近9dB的信道增益。
[0006] 對左右旋信號進行極化合成時，如果兩路信號沒有保持相位同步，會導致合成性 能惡化，甚至不能工作。采用MSD技術對PCM/FM信號進行解調時，如果時延誤差達到符號 的1/8,性能將損失約0. 6dB，如果時延誤差達到符號的1/4,性能將損失約3. 3dB。由此可 見，為了保證MSD以及極化合成的性能，必須對兩個通道進行精確的時延控制，保證在進行 基于MSD的極化合成之前，完成左右旋信號各自的定時同步以及左右旋信號之間的相位同 步。
[0007] 典型的極化合成通道時延控制方法有三環鎖相方法、兩通道各自鎖相方法、雙環 鎖相方法等。這些方法至少需要兩套鎖相環電路，實現復雜度高；并且只考慮了左右旋信號 之間的相位同步，沒有考慮左右旋信號各自的定時同步，不能用于基于MSD的極化合成。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是針對現有的極化合成通道時延控制方法存在的問題，提供一種能 夠用于基于多符號檢測MSD的極化合成，同時完成左右旋信號各自的定時同步和左右旋信 號之間的相位同步，且實現復雜度低的通道時延控制方法。
[0009] 本發明的上述目的可以通過以下措施來達到，一種PCM/FM信號極化合成的通道 時延控制方法，通過下述技術方案予以實現：定時同步環路16利用重采樣單元2在改進的 數字控制振蕩器NC08輸出的使能信號的控制下對右旋信號進行任意比降采樣，采樣速率 降低為符號速率的整數倍，MSD單元3對降采樣后的右旋信號進行判決，判決結果通過開關 2送入反饋信號單元4,反饋信號單元4以判決結果對應的PCM/FM信號的共輒信號作為反 饋信號，超前滯后相關單元5對反饋信號分別與右旋信號經過延時得到的超前、即時和滯 后三路信號進行并行相關，碼環鑒別器6利用并行相關結果得到鑒相信息，環路濾波器7對 鑒相信息進行濾波，改進的NC08根據濾波結果改變輸出信號頻率；左右旋相位同步環路17 利用重采樣單元10,在定時同步環路16中的改進的NC08輸出的使能信號的控制下，對左旋 信號進行任意比降采樣，超前滯后相關單元11對定時同步環路16中的反饋信號與左旋信 號經過延時得到的超前、即時和滯后三路信號進行并行相關，碼環鑒別器12利用并行相關 結果得到左右旋信號之間的相位差信息，并通過延遲估計單元13對相位差信息進行估計， 估計結果通過開關1送入延遲控制單元14,延遲控制單元14根據估計結果，通過分數時延 濾波器9和固定延時器1對左右旋信號之間的相位差進行補償；最后，PCM/FM極化合成單 元15對完成定時同步和相位同步后的左右旋信號進行極化合成，把極化合成解調結果通 過開關2送入反饋信號單元4,利用極化合成帶來的增益，提升通道時延控制精度。
[0010] 本發明相比于現有技術具有以下有益效果：
[0011] 本發明僅需要一個定時同步環路和一個左右旋相位同步環路，便可完成雙通道時 延控制，工程實現復雜度低；同時完成兩個通道的定時同步和左右旋相位同步，滿足MSD和 極化合成對通道時延的要求，解決了現有技術只考慮左右旋信號之間的相位同步，沒有考 慮左右旋信號各自的定時同步，不能用于基于MSD的極化合成的問題。
[0012] 本發明適應于可變速率的接收信號，針對連續相位特征，利用似然檢測獲得相位 信息，對于連續相位調制信號的極化合成具有較強的實用性。
[0013] 本發明利用極化合成解調結果得到反饋信號，借助極化合成帶來的增益提升通道 時延控制精度，提高信噪比性能。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發明用于PCM/FM信號極化合成的通道時延控制方法原理示意圖。
[0015] 圖2是圖1中的重采樣單元的原理示意圖。
[0016] 圖3是圖1中的超如滯后相關單兀的原理不意圖。
[0017] 圖4是圖1中的碼環鑒別器的原理示意圖。
[0018] 圖5是圖1中的改進的NC0的原理示意圖。
[0019] 圖中：1固定延時器、2重采樣單元、3MSD單元、4反饋信號單元、5超前滯后相關單 元、6碼環鑒相器、7環路濾波器、8改進的NC0、9分數時延濾波器、10重采樣單元、11超前滯 后相關單元、12碼環鑒相器、13延遲估計器、14延遲控制器、15PCM/FM極化合成單元、16定 時同步環路、17左右旋相位同步環路。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖和實施例對發明進一步說明。
[0021] 參閱圖1。用于PCM/FM信號極化合成的通道時延控制，包括定時同步環路16,左 右旋相位同步環路17和PCM/FM極化合成單元15。其中，定時同步環路16利用重采樣單 元2在改進的數字控制振蕩器NC08輸出的使能信號的控制下對右旋信號進行任意比降采 樣，采樣速率降低為符號速率的整數倍，MSD單元3對降采樣后的右旋信號進行判決，判決 結果通過開關2送入反饋信號單元4,反饋信號單元4以判決結果對應的PCM/FM信號的共 輒信號作為反饋信號，超前滯后相關單元5對反饋信號分別與右旋信號經過延時得到的超 前、即時和滯后三路信號進行并行相關，碼環鑒別器6利用并行相關結果得到鑒相信息，環 路濾波器7對鑒相信息進行濾波，改進的NC08根據濾波結果改變輸出信號頻率；左右旋相 位同步環路17利用重采樣單元10,在定時同步環路中的改進的NC08輸出的使能信號的控 制下，對左旋信號進行任意比降采樣，超前滯后相關單元11對定時同步環路中的反饋信號 與左旋信號經過延時得到的超前、即時和滯后三路信號進行并行相關，碼環鑒別器12利用 并行相關結果得到左右旋信號之間的相位差信息，并通過延遲估計單元13對相位差信息 進行估計，估計結果通過開關1送入延遲控制單元14 ;延遲控制單元14根據估計結果，通 過分數時延濾波器9和固定延時器1對左右旋信號之間的相位差進行補償；最后，PCM/FM 極化合成單元15對完成定時同步和相位同步后的左右旋信號進行極化合成，把極化合成 解調結果通過開關2送入反饋信號單元4,利用極化合成帶來的增益，提升通道時延控制精 度。
[0022] 根據本發明，用于PCM/FM信號極化合成的通道時延控制方法，具體步驟包括：
[0023] 一 .定時同步環路對右旋信號的相位進行跟蹤：
[0024] 1.任意比降采樣：以改進的NC0產生的整個采樣時鐘頻率范圍內的脈沖信號為使 能信號，采用重采樣單元對右旋信號進行任意比降采樣，把信號的采樣速率降低為符號速 率的整數倍。
[0025] 2. MSD判決反饋：利用MSD單元對降采樣后的右旋信號進行判決，反饋信號單元以 判決結果對應的PCM/FM信號的共輒信號作為反饋信號。
[0026] 3.并行相關：超前滯后相關單元對降采樣后的右旋信號進行延時處理，得到超 前、即時和滯后三路信號，分別與反饋信號進行符號周期內的并行相關運算，然后對三路相 關運算結果進行一段時間的相干積分。
[0027] 4.誤差檢測：三路并行相關結果送入碼環鑒別器檢測似然函數包絡，獲得右旋信 號的相位誤差信息。
[0028] 5.基于延遲鎖定環路結構調整信號相位：環路濾波器對相位誤差信息進行濾波， 濾波結果與固定累加量相加得到NC0的控制字，對NC0輸出信號的頻率進行控制；當NC0的 控制字大于系統采樣時鐘頻率的一半時，改進的NC0對NC0輸出的脈沖信號取反，否則，直 接以NC0輸出信號作為重采樣單元的積分清零使能，對右旋信號的相位進行調整，完成定 時同步。
[0029] 二.左右旋相位同步環路對左右旋信號之間的相位差進行檢測并補償，同時完成 左旋信號的定時同步：
[0030] 1.任意比降采