CN1144992A - 补偿载频误差用的扩展频谱通信系统 - Google Patents

Abstract

补偿比一般技术方案所能补偿的大得多的载频误差用的扩展频谱通信系统的一种发射机和接收机，其发射机包括第一乘法器、差分编码器、调制器、第二乘法器和天线，以将扩展频谱信号播送到空中；其接收机包括产生相应于频偏信号的接收载波的发生器、第一乘法器、第二乘法器、信号转换器、差分检测器、相关器、捕获跟踪器和频偏测定器。

Description

补偿载频误差用的扩展频谱通信系统

本发明涉及扩展频谱通信系统，具体地说，涉及补偿载频误差用的一种扩展频谱通信系统。

这项关于补偿载频误差用的扩展频谱通信系统的专利申请是根据韩国专利申请16472/1995号提出的，这里也把该专利申请包括进来，以供各种用途参考。

通常，在扩展频谱通信系统中传输数据时，发射机依次对数据进行调制，将本机振荡器中振荡的载波与调制的信号乘起来，将相乘过的信号转换成所要求频带的高频信号，再将转换过的信号发送出去。相反，在扩展频谱通信系统中接收数据时，接收机将本机振荡器中振荡的载波与收到的信号乘起来，将相乘过的信号转换成频带足供解调用的信号，再用解调器解调转换过的信号。

这时，若扩展频谱通信系统中振荡过的载波没有精确的频率值，加到解调器上的信号因发射机载频与接收机载频之间的误差分量而使频偏高达△f的程度。由于这种频偏降低了接收机精确复原所传输数据的效率，为在接收机中精确复原所传输的数据，迫切需要有最大限度地减少频偏的方法。

在上述要求下，现有技术的扩展频谱通信系统通常采用自动频率控制电路来测定频偏和自动控制所收到信号的频率。在此情况下，大多数自动频率控制电路都设计成能控制信号的频率以使单位码元的相移低于2π的范围。然而，即使扩展频谱通信系统中采用了自动频率控制电路，但若相移产生接近2π或大于2π的频偏，也会产生这样的问题：消除不了所收到信号的频偏。

一方面，为解决上述问题，只好有限度地要求有一个高精确度、价昂的本机振荡器，从而从其本身消除频偏。而另一方面，若能使扩展频谱通信系统无论用哪种本机振荡器都能防止频偏产生，则可以使扩展频谱通信系统的工作更有效率。

因此，本发明的目的是提供一种比一般技术方案能更好地补偿频偏误差的扩展频谱通信系统的发射机和接收机。

为达到上述目的，本发明的可补偿载频误差的扩展频谱通信系统的发射机包括：第一乘法器，用以将拟噪声信号与输入的传送数据乘起来；差分编码器，用以对第一乘法器输出的信号进行差分编码；调制器，用以调制差分编码器输出的信号；第二乘法器，用以将经调制器调制过的信号与发送载波乘起来，并输出一扩展频谱信号；和天线，用以将扩展频谱信号播送到空中。

此外，本发明还可用一种补偿载频误差的扩展频谱通信系统的接收机实施，该接收机包括：接收载波发生器，用以产生相应于频偏信号的接收载波；第一乘法器，用以将从空中收到的扩展频谱高频信号与接收载波乘起来，并将相乘过的信号作为第一低频信号输出；第二乘法器，用以将高频信号与经变换/接收的载波(其中接收载波变换一给定相位)乘起来，并将相乘过的信号作为第二低频信号输出；信号转换器，用以将第一和第二低频信号通过按控制信号确定的取样单元分别转换成第一和第二数字信号；差分检测器，用以检测各复合数字信号之间的相位旋转量；相关器，用以将拟噪声码与差分检测器检测出的相位旋转联系起来；捕获跟踪器，用以产生一控制信号，以便用相关器输出的信号时间跟踪所收到的信号；和频偏测定器，用以利用相关器输出的信号测定高频信号与接收载波之间的频偏，并输出来自频偏信号的频率控制信号。

要更全面地理解本发明及其优点可以结合附图阅读下面的详细说明。附图中，相同的标号表示同样或类似的元件和零部件，其中：

图1是本发明扩展频谱通信系统发射机的方框图；

图2是本发明扩展频谱通信系统接收机的方框图；

图3是图2结构的基带解调器的详细。

整个附图中，应注意同样的标号用以表示具有同样功能的类似或等效元件。此外，在下面的说明中，具体的数字细节是为更全面理解本发明而提出的，但本技术领域的行家们都知道，没有这些具体细节也同样可以实施本发明。本发明中将不对那些周知的功能和可能使本发明的主题不必要地变得模精的结构进行详细说明。

图1是本发明扩展频谱通信系统发射机的方框图。

现在参看图1。要传送的数据由数据输入器101加到第一乘法器103，在第一乘法器103中与拟噪声(PN)码发生器102产生的PN相乘。这里，在第一乘法器103中相乘过的信号以扩展频谱信号表示。上述扩展频谱信号由差分编码器104进行差分编码，差分编码器104的输出则由调制器105调制。本机振荡器106产生载波，以便将调制过的信号转换成所要求频带的信号，第二乘法器107将载波与调制器105输出的信号相乘。此信号经带通滤波器108带通滤波之后作为扩展频谱高频信号通过天线109播送到空中。

上文中，根据各种调制方法，例如MSK(最小相移键控)法和PSK(相移键控)法，可以省掉差分编码器104，这些调制法可以只进行差分解调而不用进行差分编码。

结构如图1所示的扩展频谱通信系统的发射机，其播出的信号被结构如图2所示的扩展频谱通信系统的接收机接收。

图2是本发明扩展谱通信系统的接收机的方框图。

参看图2。带通滤波器202将来自天线201的扩展频谱高频信号中非要求频带的信号滤除掉。从带通滤波器202输出的信号在第一乘法器205中与本机振荡器203中产生的载波相乘，从而转换成低频信号。这一低频信号通入第一低通滤波器207中以滤除其中非要求频带的信号，接着在第一模/数转换器209(以下称ADC)中转换成数字信号I。

此外，本机振荡器203产生的载波经相位变换器204将其相位旋转 之后加到第二乘法器206。接着，第二乘法器206将带通滤波器202输出的信号与相位变换器204输出的信号相乘，从而使相乘后的信号作为低频信号输出。该低频信号经第二低通滤波器208滤除掉其中非要求的频带之后加到第二ADC210，接着被转换成数字信号Q。

经上述转换过的基带数字信号I和Q加到基带解调器211。图3是图2结构中的基带解调器211的详图。

如图3所示，差分检测器221将第一和第二ADC 209和210输出的当前复合信号I和Q之间的相位与一个片(chip)的一周期前输出的相位较前的信号I和Q之间的相位相比较，从而输出比较得出的值。比较值由相关器222将其与PN码发生器223产生的PN码联系起来，从而加到检测器224以还原成所收到的数据。

捕获跟踪器225利用相关器222的输出，以输出对所收到信号进行时间跟踪的控制信号CONT。

此外，频偏测定器226利用相关器222的输出，测定通过图2的天线201接收的信号与本机振荡器203产生的载波之间的频偏，从而从测定出的频偏误差输出自动频率控制(AFC)信号。这里，频偏信号AFC使本机振荡器203产生的载波与所收到信号之间的频率达到最小值。

另一方面，现有技术的扩展频谱通信系统的接收机还包括另一个本发明扩展频谱通信系统接收机的图3结构中所没有的解调器。就是说，现有技术的扩展频谱通信系统解调器中的相关器位于差分检测器的前面。因此，现有技术的相关器的作用是用所加的PN码滤除扩展频谱信号中的窄频带信号，而现有技术的差分检测器计算当前信号与一个符号的一周期前的早先信号之间的相移。因此，若出现△f的频偏，一个符号时间期间产生的最大相位误差△φ可用下式(1)求出。

△φ＝(2π△f)T＝(2π△f)/R……………(1)

这里，在上述(1)式中，T表示一个符号时间，R表示每秒种发送的符号数。

从(1)式可以看出，若频率误差△f大致等于R，则符号时间间隔之间的相位旋转测定值接近2π。

举例说，假设每秒种传送的符号数R为80K符号/秒，且发射机和接收机的本机振荡器在915兆赫的频率带通时其精确度为50ppm(百万分之50)，则现有技术的扩展频谱通信系统能产生的最大相位误差为(2π△f)/R＝2.3π。由于所产生的这个最大相位误差，可能使频偏足以影响自动频率控制电路的工作。因此只能多使用精确度高于50ppm的本机振荡器。

相反，图2和图3那种结构的接收机对扩展频谱信号进行的不是每符号的差分检测而每一片的差分检测，从而获得了窄带信号。基于上述原因，每一片产生的最大频偏△φ可用下面的(2)式求出：

△φ＝(2π△f)Tc＝(2π△f)/(PG*R)………………(2)

这里，Tc表示一个片的时区，PG表示扩展频谱通信系统的处理增益。

从上面的(2)式可以看出，和(1)式所示的现有技术的方法不同，频偏的最大相位误差可以减少到与处理增益一样大。

综上所述，可知本发明可用在各片时间间隔能进行差分检测的扩展频谱通信系统来实现。因此有这样的优点，即可以有效地复原所收到的数据而无须使用高精确度的本机振荡器。

至此，虽然上面已就本发明方法的最佳实施例进行了详细的说明，但本技术领域的行家们都清楚知道，在不脱离所附权利要求中所述的本发明真正范围的前提下是可以对上述实施例进行种种更改和修改的，从而用等效的元件代替其相应的元件。

Claims (3)

1.补偿载频误差用的扩展频谱通信系统的一种发射机，其特征在于包括：

第一乘法器，用以将拟噪声信号与输入的传送数据乘起来；

差分编码器，用以对所述第一乘法器输出的信号进行差分编码，在采用MSK(最小相移键控)和PSK(相移键控)式调制器情况下，所述信号无须差分编码就能被差分解调，从而可以省掉该差分编码器；

调制器，用以调制所述差分编码器输出的信号；

第二乘法器，用以将所述经调制器调制过的信号与发送载波乘起来，并输出一扩展频谱信号；和

天线，用以将所述扩展频谱信号播送到空中。

2.补偿载频误差用的扩展频谱通信系统的一种接收机，其特征在于包括：

接收载波发生器，用以产生相应于频偏信号的接收载波；

第一乘法器，用以将从空中收到的扩展频谱高频信号与所述接收载波乘起来，并将所述相乘过的信号作为第一低频信号输出；

第二乘法器，用以将所述高频信号与经变换/接收的载波乘起来，其中所述接收载波变换一给定相位，并将所述相乘过的信号作为第二低频信号输出；

差分检测器，用以检测一片时间前的复合信号与当前复合信号之间的相位误差；

相关器，用以将拟噪声码与所述差分检测器检测出的所述相位误差联系起来；和

频偏测定器，用以利用所述差分检测器输出的所述信号测定所述高频信号与所述接收载波之间的频偏，并输出来自所述测定的频率误差的AFC信号。

3.补偿载频误差用的扩展频谱通信系统的一种接收机，其特征在于包括：

接收载波发生器，用以产生相应于频偏信号的接收载波；

第一乘法器，用以将从空中收到的扩展频谱高频信号与所述接收载波乘起来，并将所述相乘过的信号作为第一低频信号输出，

第二乘法器，用以将所述高频信号与经变换/接收的载波乘起来，其中所述接收载波变换一给定相位，并将所述相乘过的信号作为第二低频信号输出；

信号转换器，用以通过按控制信号确定的取样单元分别将所述第一和第二低频信号转换成第一和第二数字信号；

差分检测器，用以检测一片时间前的复合信号与当前复合信号之间的相位误差；

相关器，用以将拟噪声码与所述差分检测器检测出的所述相位误差联系起来；

捕获跟踪器，用以产生利用所述相关器输出的信号对所述第一和第二低频信号进行取样的控制信号；和

频偏测定器，用以利用所述差分检测器输出的所述信号测定所述高频信号与所述接收载波之间的频偏，并输出来自所述测定的频率误差的AFC信号。

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