CN101860515B - Dmr通讯系统物理层模拟模式下载波同步实现方法 - Google Patents

Dmr通讯系统物理层模拟模式下载波同步实现方法 Download PDF

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付文良
赵蕊
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Abstract

本发明公开一种DMR通讯系统物理层模拟模式下载波同步实现方法，包括下述步骤：DSP从中频数字化处理芯片中读取I值和Q值；DSP根据I值和Q值计算出载波偏移量；DSP根据载波偏移量的值调节锁相环参数；锁相环对相位进行锁定，达到载波同步。本发明可应用于DMR通信系统物理层模拟模式下载波同步，也可进一步扩展到所有CPFSK调制方式的通信产品领域。通过本发明可解决载波同步跟踪频偏问题，在DSP平台上实现了快速准确的同步，能够在6ms(与所使用的锁相环芯片锁定时间有关)以内快速、精确的(同步精度在16.02HZ)实现载波同步。

Description

DMR通讯系统物理层模拟模式下载波同步实现方法
技术领域
    本发明公开一种载波同步实现方法，特别是一种DMR通讯系统物理层模拟模式下载波同步实现方法。
背景技术
    DMR（即：Digital Mobile Radio）无线通信标准是欧洲通信标准协会推出的一种数字集群标准，目前国内尚没有成熟的产品出现。在DMR标准中，明确提出要求对现有的模拟无线系统的兼容，所以对目前通用的FM模拟调制解调模式，如何将其在基于DMR的数字平台上实现，将是DMR系统产品化实现的一个必须攻克的技术难关。目前国内的数字通信平台，正处于模拟与数字交替的情况，为了实现专业无线从模拟到数字平台的平滑过渡，就要解决FM数字化实现的关键算法问题。由于发射机和接收机晶振的不同，以及移动台引起的多普勒效应，造成发射机和接收端之间的频偏。此外，发送信号的传播时延会导致载波相位的偏移，DMR通讯系统检测器是相位相干的，接收机必须估计这种载波及相位的偏移。由于DMR无线通信系统进入DSP的是随机的载波频率偏移，用现有的载波同步的方法：导频法和直接法都不能够实时跟踪载波偏移。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的DMR通讯装置无法用现有的方法实现载波同步的缺点，本发明提供一种DMR通讯系统物理层模拟模式下载波同步实现方法，解决了上述问题。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种DMR通讯系统物理层模拟模式下载波同步实现方法，该方法包括下述步骤：
A、DSP从中频数字化处理芯片中读取I值和Q值；
B、DSP根据I值和Q值计算出载波偏移量；
C、DSP根据载波偏移量的值调节锁相环参数，DSP计算载波偏移量包括下述步骤；
（a）、定义                                                ，
Figure 2010102165161100002DEST_PATH_IMAGE002
；
（b）、对于I, Q信号提取角度得到；
（c）、对步骤（b）中的角度值进行差分得到
Figure 2010102165161100002DEST_PATH_IMAGE004
；
（d）、对步骤（c）中的差分结果进行快速傅立叶变换，提取直流偏移量的值，即为载波偏移量对应的数值
Figure 2010102165161100002DEST_PATH_IMAGE005
；
（e）、由于采用的中频处理化芯片的采样率为每秒
Figure 2010102165161100002DEST_PATH_IMAGE006
次，该芯片输出数据的位宽是16比特，利用公式
Figure 2010102165161100002DEST_PATH_IMAGE008
得出偏移的具体的锁相环的参数，即
Figure 2010102165161100002DEST_PATH_IMAGE009
；
D、锁相环对相位进行锁定，达到载波同步。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的DSP计算载波偏移量包括下述步骤：
（a）、定义，
Figure 577915DEST_PATH_IMAGE002
；
（b）、对于I,Q信号提取角度得到
Figure 377244DEST_PATH_IMAGE003
；
（c）、对步骤（b）中的角度值进行差分得到
Figure 900629DEST_PATH_IMAGE004
；
（d）、对步骤（c）中的差分结果进行快速傅立叶变换，提取直流偏移量的值，即为载波偏移量对应的数值；
（e）、利用公式
Figure 634416DEST_PATH_IMAGE008
得出偏移的具体的锁相环的参数。
所述的中频数字化处理芯片通过SSI接口传输数据给DSP。
本发明的有益效果是：本发明可应用于DMR通信系统物理层模拟模式下载波同步，也可进一步扩展到所有CPFSK调制方式的通信产品领域。通过本发明可解决载波同步跟踪频偏问题，在DSP平台上实现了快速准确的同步，能够在6ms（与所使用的锁相环芯片锁定时间有关）以内快速、精确的（同步精度在16.02）实现载波同步。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
    图1为本发明硬件部分电路原理图。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
请参看附图1，本发明涉及到的硬件电路部分包括天线、中频数字化处理芯片、DSP和锁相环。天线接收通讯信号，将信号传输给中频数字化处理芯片，本实施例中，中频数字化处理芯片采用型号为AD9864的芯片，具体实施时，也可以采用同样功能的其他型号芯片代替。DSP从中频数字化处理芯片读取I值和Q值，即中频数字化处理芯片配置完成后，其输出通过SSI口以一定的速率（具体速率可根据实际情况设定）传输给DSP，中频数字化处理芯片输出数据的有效数据位是32BIT，其中前16位为I，后16位为Q。DSP通过I值和Q值计算出信号的载波偏移量，本实施例中，DSP计算载波偏移量的方法如下：
（a）、定义
Figure 971856DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 615327DEST_PATH_IMAGE002
；
（b）、对于I和Q信号提取角度得到
Figure 514275DEST_PATH_IMAGE003
；
（c）、对步骤（b）中的角度值进行差分得到
Figure 243197DEST_PATH_IMAGE004
；
（d）、对步骤（c）中的差分结果进行快速傅立叶变换，提取直流偏移量的值，即为载波偏移量对应的数值
Figure 384328DEST_PATH_IMAGE005
；
（e）、由于本实施例中采用的中频处理化芯片的采样率为20K，16bit的数据，所以，本实施例中可利用公式
Figure 882306DEST_PATH_IMAGE008
得出偏移的具体的锁相环的参数，即。
当计算出频率偏移，即锁相环参数
Figure 666908DEST_PATH_IMAGE009
后，由于本实施例中采用的锁相环芯片型号是SKY72310芯片，其有两个关于频率的配置参数，即：Main Divider Register和Main Dividend Register，本实施例中，使用的参考频率是4.2M，使用的是18BIT的模式，所以参数配置的步进为
Figure 2010102165161100002DEST_PATH_IMAGE010
，而载波同步范围是100HZ~2000HZ（可由用户自行进行定义），所以，只需改变Main Dividend Register的值即可，Main Dividend Register的参数为值为
Figure 2010102165161100002DEST_PATH_IMAGE011
，其中，
Figure 2010102165161100002DEST_PATH_IMAGE012
即为Main Dividend Register的数值变化，round为取整运算，div_ref为参考频率（本实施例中使用的是4.2M）。用新参数对于锁相环进行配置，锁相环重新锁定载波偏移，则达到载波同步目的。
本发明可应用于DMR通信系统物理层模拟模式下载波同步，也可进一步扩展到所有CPFSK调制方式的通信产品领域。通过本发明可解决载波同步跟踪频偏问题，在DSP平台上实现了快速准确的同步，能够在6ms（与所使用的锁相环芯片锁定时间有关）以内快速、精确的（同步精度在16.02HZ）实现载波同步。

Claims (2)

1.一种DMR通讯系统物理层模拟模式下载波同步实现方法，其特征是：所述的方法包括下述步骤：
A、DSP从中频数字化处理芯片中读取I值和Q值；
B、DSP根据I值和Q值计算出载波偏移量；
C、DSP根据载波偏移量的值调节锁相环参数，DSP计算载波偏移量包括下述步骤；
（a）、定义                                                ，
Figure 2010102165161100001DEST_PATH_IMAGE002
；
（b）、对于I, Q信号提取角度得到；
（c）、对步骤（b）中的角度值进行差分得到
Figure 2010102165161100001DEST_PATH_IMAGE004
；
（d）、对步骤（c）中的差分结果进行快速傅立叶变换，提取直流偏移量的值，即为载波偏移量对应的数值
Figure 2010102165161100001DEST_PATH_IMAGE005
；
（e）、由于采用的中频处理化芯片的采样率为每秒
Figure 2010102165161100001DEST_PATH_IMAGE006
次，该芯片输出数据的位宽是16比特，利用公式得出偏移的具体的锁相环的参数，即
Figure 2010102165161100001DEST_PATH_IMAGE009
；
D、锁相环对相位进行锁定，达到载波同步。
2.根据权利要求1所述的DMR通讯系统物理层模拟模式下载波同步实现方法，其特征是：所述的中频数字化处理芯片通过SSI接口传输数据给DSP。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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