CN104821791B - 基于自适应均衡且具有校频功能的解调器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于自适应均衡且具有校频功能的解调器装置，涉及无线通信领域。本发明的解调器装置在自适应均衡器前端加上科斯塔斯环，利用科斯塔斯环的抗大频偏特点，使解调器能在大频偏时能具有去除码间串扰的功能。解调器在收到经过数字下变频、低通滤波等输出的基带信号后，先利用科斯塔斯环消除收发两端时钟不同源带来的频偏，再利用自适应均衡器消除相邻码元间的码间串扰。本装置具有无需要求通信两端时钟源稳定度高、可重用性好、性能优良的特点，特别适用于微波通信、散射通信等无线信道的高速通信。

Description

基于自适应均衡且具有校频功能的解调器装置
技术领域
本发明涉及无线通信领域中高速传输、并且深衰落、大频偏条件下的一种基于自适应均衡且具有校频功能的解调器装置。特别适用于存有衰落、大频偏等情况下的无线通信中进行解调。
背景技术
对于高速无线通信系统，其难点在于消除码间串扰和抗大频偏。通常，由于在微波等高频段通信系统里，频偏可以达到几kHz甚至几十kHz，传统的自适应均衡器抗频偏能力弱，只能通过降低速率或者提高钟源稳定度来解决。基于自适应均衡且具有校频功能的解调器具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于避免上述背景技术应用在高速无线通信中的不足之处，将自适应均衡器与科斯塔斯环进行有机结合，以实现高速通信的抗大频偏。本发明与传统的恢复装置相比，不增加设备，减少了对高稳定度钟源的依赖。
本发明的目的是这样实现的：基于自适应均衡且具有校频功能的解调器装置，包括A/D变换器1、数字下变频2、NCO3、科斯塔斯环4、内插滤波器5、定时提取6、自适应均衡器7和电源8；所述的A/D变换器1的输入端口1接收外部低中频信号，其输出端口2与数字下变频2的输入端口1相连；数字下变频2的输出端口2与科斯塔斯环4的输入端口1相连；数字下变频2的输入端口3与NCO3的输出端口1相连；科斯塔斯环4的输出端口2与内插滤波器5的输入端口1相连；内插滤波器5的输出端口2与自适应均衡器7的输入端口1相连；内插滤波器5的输入端口3与定时提取6的输出端口1相连；自适应均衡器7的输出端口2与定时提取6的输入端口2相连；
A/D变换器1将外部低中频信号进行固定采样并输出采样值到数字下变频2；NCO3输出单频信号至数字下变频2；数字下变频2将收到的采样值和单频信号进行相乘处理形成基带信号，将基带信号滤除带外噪声后输出至科斯塔斯环4；科斯塔斯环4将收到的滤除噪声的基带信号消除频偏并输出至内插滤波器5；内插滤波器5根据定时误差信息将消除频偏的基带信号内插出定时恢复信号并输出至自适应均衡器7；自适应均衡器7将定时恢复信号消除码间串扰并输出抽头数值至定时提取6；定时提取6将抽头数值进行判决，对判决结果进行环路滤波并输出定时误差信息至内插滤波器5。
其中，所述的科斯塔斯环4包括乘法器9、判决器10、相位误差检测器11、环路滤波器12和NCO13，乘法器9的输入端口1与数字下变频2的输出端口2相连，其输入端口3与NCO13的输出端口1相连，其输出端口2分别与判决器10的输入端口1和相位误差检测器11的输入端口1相连；判决器10的输出端口2分别与相位误差检测器11的输入端口2和内插滤波器5的输入端口1相连；相位误差检测器11的输出端口3与环路滤波器12的输入端口2相连；环路滤波器12的输出端口1与NCO13的输入端口2相连；
乘法器9将滤除噪声的基带信号和NCO13输出的单音信号相乘形成零中频信号并分别输出至判决器10和相位误差检测器11；判决器10将零中频信号进行判决形成消除频偏的基带信号并分别输出至内插滤波器5和相位误差检测器11；相位误差检测器11将收到的零中频信号和消除频偏的基带信号进行相位误差检测并输出相位误差至环路滤波器12；环路滤波器12将收到的相位误差进行环路滤波并输出平滑后的误差信号至NCO13；NCO13根据平滑后的误差信号生成单音信号并输出至乘法器9。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1.本发明采用了科斯塔斯环，利用其特用的无需位同步信息，直接采用采样信号的平方，抗频偏能力与位同步信息无关，降低了实现难度，大大提高了设备的可靠性。
2.本发明采用了科斯塔斯环和自适应均衡器巧妙结合，在消除码间串扰的同时具有抗大频偏的能力，解决了高速无线通信中均衡器抗频偏能力的难题，减少了对高稳定度钟源的依赖，大大降低了成本。
附图说明
图1是本发明的电原理方框图；
图2是本发明科斯塔斯环实施例的电原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。
参照图1至图2，本发明由A/D变换器1、数字下变频2、NCO3、科斯塔斯环4、内插滤波器5、定时提取6、自适应均衡器7和电源8组成。图1是本发明的电原理方块图，实施例按图1连接线路。A/D变换器1的作用对接收到的低中频信号进行采样，将模拟信号转化为数字信号后输出到数字下变频2；数字下变频2的作用是将低中频的信号与NCO3相乘后转化为基带信号，并对基带信号进行低通滤波，然后输出到科斯塔斯环4；科斯塔斯环4是一种判决反馈型环路，本发明直接利用采样信号的平方进行相位检测，科斯塔斯环4消除信号的频偏后输出到内插滤波器5；内插滤波器5利用定时提取6输出的误差值进行拉格朗日内插对信号进行平滑，内插滤波器5输出的值送给自适应均衡器7进行自适应均衡，补偿信道失真；定时提取6根据自适应均衡器7输出的最大抽头位置进行实时调整，输出定时误差信息；自适应均衡器7将定时恢复信号消除码间串扰并输出抽头数值至定时提取6；电源8输出电压+V端分别与各部件相应的输入电压端相连。实施例A/D变换器1、数字下变频2、NCO3、科斯塔斯环4、内插滤波器5、定时提取6、自适应均衡器7和电源8均采用同一块美国Altera公司生产CycloneⅡ系列FPGA芯片制作。
本发明科斯塔斯环4的作用是消除信号的频偏。它包括乘法器9、判决器10、相位误差检测器11、环路滤波器12和NCO13，乘法器9将滤除噪声的基带信号和NCO13输出的单音信号相乘形成零中频信号；判决器10将零中频信号进行判决形成消除频偏的基带信号；相位误差检测器11将收到的零中频信号和消除频偏的基带信号进行相位误差检测；环路滤波器12将收到的相位误差进行环路滤波并输出平滑后的误差信号；NCO13根据平滑后的误差信号生成单音信号。
本发明电源8提供各部件的直流工作电压，实施例采用市售通用集成稳压直流电源块制作，其输出+V电压为+5V、供电电流为1A。
本发明简要工作原理如下：
本解调器在收到经过采样、数字下变频、低通滤波等输出的基带信号后，先利用科斯塔斯环消除收发两端时钟不同源带来的频偏，再利用自适应均衡器消除相邻码元间的码间串扰。
本发明安装结构如下：
把图1至图2中所有电路器件按图1至图2连接线路，通过一块美国Altera公司生产CycloneⅡ系列FPGA芯片实现，安装在一块长、宽分别为280×140mm的印制板上，印制板上安装低中频输入信号的端口电缆插座和电源插座，组装成本发明。

Claims (1)

1.基于自适应均衡且具有校频功能的解调器装置，包括A/D变换器(1)、数字下变频(2)、NCO(3)、内插滤波器(5)、定时提取(6)、自适应均衡器(7)和电源(8)，其特征在于：还包括科斯塔斯环(4)；所述的A/D变换器(1)的输入端口1接收外部低中频信号，其输出端口2与数字下变频(2)的输入端口1相连；数字下变频(2)的输出端口2与科斯塔斯环(4)的输入端口1相连；数字下变频(2)的输入端口3与NCO(3)的输出端口1相连；科斯塔斯环(4)的输出端口2与内插滤波器(5)的输入端口1相连；内插滤波器(5)的输出端口2与自适应均衡器(7)的输入端口1相连；内插滤波器(5)的输入端口3与定时提取(6)的输出端口1相连；自适应均衡器(7)的输出端口2与定时提取(6)的输入端口2相连；
A/D变换器(1)将外部低中频信号进行固定采样并输出采样值到数字下变频(2)；NCO(3)输出单频信号至数字下变频(2)；数字下变频(2)将收到的采样值和单频信号进行相乘处理形成基带信号，将基带信号滤除带外噪声后输出至科斯塔斯环(4)；科斯塔斯环(4)将收到的滤除噪声的基带信号消除频偏并输出至内插滤波器(5)；内插滤波器(5)根据定时误差信息将消除频偏的基带信号内插出定时恢复信号并输出至自适应均衡器(7)；自适应均衡器(7)将定时恢复信号消除码间串扰并输出抽头数值至定时提取(6)；定时提取(6)将抽头数值进行判决，对判决结果进行环路滤波并输出定时误差信息至内插滤波器(5)；
其中，所述的科斯塔斯环(4)包括乘法器(9)、判决器(10)、相位误差检测器(11)、环路滤波器(12)和NCO(13)，乘法器(9)的输入端口1与数字下变频(2)的输出端口2相连，其输入端口3与NCO(13)的输出端口1相连，其输出端口2分别与判决器(10)的输入端口1和相位误差检测器(11)的输入端口1相连；判决器(10)的输出端口2分别与相位误差检测器(11)的输入端口2和内插滤波器(5)的输入端口1相连；相位误差检测器(11)的输出端口3与环路滤波器(12)的输入端口2相连；环路滤波器(12)的输出端口1与NCO(13)的输入端口2相连；
乘法器(9)将滤除噪声的基带信号和NCO(13)输出的单音信号相乘形成零中频信号并分别输出至判决器(10)和相位误差检测器(11)；判决器(10)将零中频信号进行判决形成消除频偏的基带信号并分别输出至内插滤波器(5)和相位误差检测器(11)；相位误差检测器(11)将收到的零中频信号和消除频偏的基带信号进行相位误差检测并输出相位误差至环路滤波器(12)；环路滤波器(12)将收到的相位误差进行环路滤波并输出平滑后的误差信号至NCO(13)；NCO(13)根据平滑后的误差信号生成单音信号并输出至乘法器(9)。
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