CN1130831A - 能够快速捕获所需载波的解调器控制系统和接收机 - Google Patents

Abstract

一种控制解调装置操作的解调器控制系统，解调装置用来根据解调频率将多个调制信号中的每一个解调成解调信号。调制信号通过采用频分多址系统发射。解调器控制系统包括本机振荡器和扫频控制装置，本机振荡器进行扫频操作，以便一次一个地连续产生作为解调频率的多个本振频率，扫频控制装置参照解调信号控制所述扫频操作。解调信号携带唯一字和标识号。扫频控制装置包括：号比较电路、唯一字检测电路和振荡器控制电路。

Description

能够快速捕获所需载波的解调器控制系统和接收机

本发明涉及用于接收通过采用频分多址(FDMA)系统发射的调制信号的接收机，以及用于控制包括在该接收机中的解调装置的操作的解调器控制系统。

在已知的通信系统中，多个载波被分配给多个信道，并通过数字调制系统用传输的数据信号进行调制，然后作为调制信号通过采用单载波单路(SCPC)系统的FDMA系统从发射极发射出去。调制信号被包括解调装置的接收机接收，解调装置以本领域已知的方式，将调制信号按频率次序解调成解调信号。

当该通信系统用作卫星通信系统(其中以相对低的位速率进行通信)时，具有下面将要说明的一个缺点。假定作为正常情况由解调装置对调制信号中的一个信号进行解调。在这种正常情况下，解调装置常常以本领域已知的方式被锁定对调制信号中的一个不需要的信号进行解调。结果，解调装置不能对所需调制信号进行解调。

为了避免上述缺点，对每个传输的数据信号增加一个附加的数据信号并一同发射。该附加的数据信号携带对每个信道或载波是特定的标识号。解调装置对附加数据信号连同加有附加数据信号的传输数据信号进行解调。传输数据信号和附加数据信号被解调以后，下面也将称为传输数据信号和附加数据信号。

在接收机中，参照一个所选择的本振频率对一个调制信号解调以后，进行具体的判断，确定标识号是否代表所需的一个载波。如果标识号不代表所需的载波，那么参照另一个本振频率进行解调。这样直到接收一个所需的载波之前，以Susumu Otani 1993年的日本未审查专利预先公开NO.336017中已知的方式进行本振频率扫频操作。

在上述常规的接收机或解调器控制系统中，标识号以本领域已知的方式按一预定间隔反复插入一帧中。在接收机中建立帧同步以后，检验该标识号。

然而，在作出与所需载波一致的特定的判断之前需要经过很长的时间。这是因为建立帧同步需要相当长的时间。当与所需载波不一致时，必须再次进行扫频操作，以便搜索下一个或另一个载波。于是，最终找到所需的载波需要经过很长的时间。

本发明的一个目的是提供每个都能快速捕获所需载波的解调器控制系统和接收机。

本发明的另一个目的是提供上述类型的解调器控制系统和接收机，每个都能可靠地捕获载波。

本发明的再一个目的是提供上述类型的解调器控制系统和接收机，每个都能实现以低成本制造的接收装置。

通过以下的描述，本发明的其它目的将变得很清楚。

根据本发明的一个方面，提供了一种控制解调装置操作的解调器控制系统，解调装置用来根据解调频率将多个调制信号中的每一个解调成解调信号。调制信号通过采用频分多址系统发射。解调器控制系统包括本机振荡器和扫频控制装置，本机振荡器进行扫频操作，以便一次一个地连续产生作为解调频率的多个本振频率，扫频控制装置参照解调信号控制所述扫频操作。解调信号携带唯一字和标识号。在控制系统中，扫频控制装置包括：与解调装置相连的号比较电路，用于根据解调信号将标识号与预定号中的一个所需号进行比较，当标识号与所需号一致时，产生一个号一致信号；与解调装置相连的唯一字检测电路，用于根据解调信号检测唯一字，产生唯一字检测信号；以及与本机振荡器、号比较电路和唯一字检测电路相连的振荡器控制电路，用于根据号一致信号和唯一字检测信号中的每一个的存在和不存在控制扫频操作。

根据本发明的另一方面，提供了一种接收通过采用频分多址系统发射的多个调制信号的接收机。该接收机包括本机振荡器、解调装置和扫频控制装置，本机振荡器进行扫频操作，以便一次一个地连续产生作为解调频率的多个本振频率，解调装置根据解调频率将每个调制信号解调成解调信号，扫频控制装置参照解调信号控制扫频操作。解调信号携带唯一字和标识号。在接收机中，扫频控制装置包括：与解调装置相连的号比较电路，用于根据解调信号将标识号与预定号中的一个所需号进行比较，当标识号与所需号一致时，产生一个号一致信号；与解调装置相连的唯一字检测电路，用于根据解调信号检测唯一字，产生唯一字检测信号；以及与本机振荡器、号比较电路和唯一字检测电路相连的振荡器控制电路，用于根据号一致信号和唯一字检测信号中的每一个的存在和不存在控制扫频操作。

图1是发射机的框图；

图2A和2B是用于说明图1中发射机操作的信号格式部分；

图3是根据本发明的一个实施例的包括解调器控制系统的接收机的框图；

图4是包括在图3所示的解调器控制系统中的调制器同步检测电路的框图；以及

图5是说明图3所示的解调器控制系统的操作的流程图。

先参照图1说明用于与本发明有关的通信系统中的发射机。

该发射机包括多路复用电路13、误差校正编码器14和调制器调制部分15。多路复用电路13与第一和第二输入端11和12相连，通过第一输入端11提供传输数据，通过第二输入端12提供唯一字和标识号。唯一字在本领域中是已知的。标识号对各个载波分别是特定的。多路复用电路13以预定间隔多路复用传输数据的每个唯一字和每个标识号，产生多路复用器输出信号。误差校正编码器14与多路复用电路13相连，根据多路复用器的输出信号进行误差校正编码操作，产生编码器输出信号。调制部分15与误差校正编码器14相连，通过预定的数字调制系统如QPSK和BPSK对编码器输出信号进行调制，产生具有对应于一个标识号的一个载波的本机调制信号。然后，调制部分15对本机调制信号进行变频操作，产生预定传输频带中的一个经变频的信号。通过发射机的输出端16将经变频的信号送至发射电路(未示出)，发射电路将经变频的信号作为调制信号发射。这样，通过采用频分多址系统可以从发射机发射多个调制信号。

下面参照图2A和2B所示的信号格式描述发射机的操作。传输数据包括多个按时间顺序结合在一起的传输数据部分32和33，如图2A所示。对传输数据部分32和33多路复用唯一字和标识号，如图2B所示，图中唯一字用UW表示，标以参考号34和37，标识号用ID表示，标以参考号35和38。结果，图2B的信号格式具有多帧，其中一帧包括唯一字34、标识号35和传输数据部分32，另一帧包括唯一字37、标识号38和传输数据部分33。于是，多路复用器的输出信号具有预定的帧周期。每个标识号35和38对被传输数据调制的一个载波的一个频率或一个信道而言是特定的。因此，标识号35和38相互之间相同。

下面参照图3描述根据本发明的一个实施例的接收机。在通信系统中，接收机与上述发射机结合在一起使用。以将要说明的方式，接收机包括接收机输入端41、本机振荡器42、混频器43、解调器解调部分44、误差校正解码器45、解调器同步检测电路46、唯一字检测电路47、标识号比较电路48、振荡器控制电路49和本机输出端51。

接收机输入端41用于接收通过采用频分多址系统从发射机发射的上述调制信号。本机振荡器42以本领域已知的方式进行扫频操作。作为扫频操作的结果，本机振荡器42一次一个地连续产生多个本振频率。每个本振频率作为解调频率。

混频器43与接收机输入端41和本机振荡器42相连，将每个调制信号与每个本振频率相乘，将每个调制信号变成具有中频的混频器输出信号。换句话说，混频器43通过解调频率对每个调制信号进行变频操作，产生作为混频器输出信号的经变频的信号，混频器将称为变频装置。解调部分44与混频器43相连，将混频器的输出信号解调成本机解调信号。误差校正解码器45与解调部分44相连，对本机解调信号进行误差校正和解码操作，产生经校正的信号，该信号作为解调信号送至本机输出端51。将混频器43、解调部分44、误差校正解码器45的组合称为解调装置，用于根据解调频率将每个调制信号解调成解调信号。应注意的是，解调信号具有代表传输数据的传输数据信号和携带一个唯一字和一个标识号的附加信号。

解调器同步检测电路46与解调部分44和误差校正解码器45相连，参照经本机解调和校正的信号对解调部分44的同步进行检测，当检测到同步时产生同步检测信号。例如，解调器同步检测电路46由再编码同步判断电路实现，该电路在一篇题为“小容量传输系统的解调器捕获方案的研究”的文章中有说明，该文章是Susumu Otani等人向日本电子、信息和通信工程师学会投的稿件(SAT88-45，1988)。

唯一字检测电路47与误差校正解码器45相连，根据经校正的信号检测每个唯一字，产生唯一字检测信号。标识号比较电路48与误差校正解码器45相连，根据经校正的信号将每个标识号与所需的一个预定的号进行比较，在当前的一个标识号与所需号一致时，产生一个号一致信号。振荡器控制电路49与解调器同步检测电路46、唯一字检测电路47和标识号比较电路48以及本机振荡器42相连，产生根据同步检测信号、唯一字检测信号和号一致信号控制本机振荡器42变频操作的控制信号，其方式将在以后变得很清楚。

解调器同步检测电路46、唯一字检测电路47和标识号比较电路48的组合称为扫频控制装置。扫频控制装置和本机振荡器42的组合称为解调器控制系统。

参照图4，描述解调器同步检测电路46。应注意的是，解调器同步检测电路46与上述文章中描述的电路类似。以将要描述的方式，解调器同步检测电路46包括延迟电路52、再编码器53、加法器54、测量电路55和同步电路56。

延迟电路52与解调部分44相连，对本机调制信号延迟，产生一个延迟调制信号。再编码器53与误差校正解码器45相连，将经校正的信号再编码成一个再编码信号。加法器54与延迟电路52和再编码器53相连，将延迟调制信号与再编码信号相加，产生代表估计误差的一个加结果信号。测量电路55与加法器54相连，根据加结果信号参照估计误差测量位误差率，产生代表位误差率的测量误差率信号。同步电路56与测量电路55相连，根据测量误差率信号参照位误差率产生同步检测信号。更具体地说，当位误差率小于一个预定的允许值时，同步电路56判断在解调部分44中已建立了同步。

参照图5和图3，描述接收机的操作。在第一阶段101，本机振荡器42根据控制信号开始扫频操作，产生本振频率的一个初始频率。第一阶段101之后是第二阶段102，在该阶段本机振荡器42按次序继续对本振频率进行扫频。结果，本机振荡器42一次一个地连续产生本振频率。通过使用每个振荡频率，混频器43将每个调制信号变频成混频器输出信号。解调部分44将混频器输出信号解调成本机解调信号。误差校正解码器45对本机解调信号进行误差校正解码操作，然后所得信号作为经校正的信号送至唯一字检测电路47和标识号比较电路48。同时，经校正的信号送至解调器同步检测电路46。

第二阶段102之后是第三阶段103，在该阶段解调器同步检测电路46检测在本机调制信号和位时序之间是否建立了同步。当未建立同步时，第三阶段103返回到第二阶段102。更具体地说，直到解调器同步检测电路46产生同步检测信号之前，振荡器控制电路49使本机振荡器42一直进行扫频操作。当建立同步时，解调器同步检测电路46产生同步检测信号，以便将同步检测信号提供给振荡器控制电路49。在提供同步检测信号瞬间，振荡器控制电路49使本机振荡器42停止扫频操作。

接着，第三阶段103进行到第四阶段104，在该阶段唯一字检测电路47检验是否检测到唯一字。此处，将一个阈值给予由一致式样的数确定的相关值，以便设定不一致式样中的可允许位误差的数。在进行第四阶段104时，振荡器控制电路49将作为第一检验装置操作。

当未检测到唯一字时，第四阶段104返回第二阶段102。当检测到唯一字时，第四阶段104进行到第五阶段105。在该阶段，标识号比较电路48将唯一字以后检测到的当前标识号与所需号进行比较，以便检测它们之间一致或不一致。

一般来说，在这样的比较器中，考虑了噪声引起的位误差，如上所述确定允许的位误差的数。然而，在标识号比较电路48中，将要比较的这些数据是标识号。因此，根据所有式样的一致性检验与所需号的一致性。在进行第五阶段105时，振荡器控制电路49将作为第二检验装置操作。第一和第二检验装置的组合将称为检验装置。

在当前标识号与所需号不一致时，第五阶段105返回到第二阶段102，在该阶段立即重新开始本机振荡器42的扫频操作，搜索另一个调制信号。持续进行扫频操作，直到找到具有所需号的一个所需的调制信号。在当前标识号与所需号一致时，第五阶段105进行到第六阶段106，在该阶段振荡器控制电路49使本机振荡器42停止扫频操作。在进行第六阶段106时，振荡器控制电路49将作为使停止装置操作。

第六阶段106之后是第七阶段107，在该阶段继续进行建立帧同步的过程。第七阶段107之后是第八阶段108，在该阶段判断每个解调部分44和帧的同步是否保持。具体地说，振荡器控制电路49监视是否继续向它提供同步检测信号、唯一字检测信号和号一致信号，并参照监视操作的结果判断是否保持同步。当不保持解调器同步和帧同步时，第八阶段108进行到第一阶段101，在该阶段从头重新开始本机振荡器42的扫频操作。当同步保持时，第八阶段108进行到第九阶段109，在该阶段标识号比较电路48从经校正的信号检测当前标识号。

当检测到当前标识号时，第九阶段109之后紧跟第十阶段110，在该阶段标识号比较电路48比较当前标识号和所需号，判断它们是否一致。判断的结果通知振荡器控制电路49。

当判断的结果表示不一致时，第十阶段110返回第一阶段101，在该阶段振荡器控制电路49使本机振荡器42从头重新开始扫频操作。当判断的结果表示一致时，第十阶段110返回第八阶段108。

Claims (10)

1.一种控制解调装置操作的解调器控制系统，解调装置用来根据解调频率将多个调制信号中的每一个解调成解调信号，所述调制信号通过采用频分多址系统发射，所述解调器控制系统包括本机振荡器和扫频控制装置，本机振荡器进行扫频操作，以便一次一个地连续产生作为所述解调频率的多个本振频率，扫频控制装置参照所述解调信号控制所述扫频操作，所述解调信号携带唯一字和标识号，所述扫频控制装置包括：

与所述解调装置相连的号比较电路，用于根据所述解调信号将所述标识号与预定号中的一个所需号进行比较，当所述标识号与所述所需号一致时，产生一个号一致信号；

与所述解调装置相连的唯一字检测电路，用于根据所述解调信号检测所述唯一字，产生唯一字检测信号；以及

与所述本机振荡器、所述号比较电路和所述唯一字检测电路相连的振荡器控制电路，用于根据所述号一致信号和所述唯一字检测信号中的每一个的存在和不存在控制所述扫频操作。

2.根据权利要求1的解调器控制系统，其中所述解调装置包括：

被提供所述调制信号并与所述本机振荡器相连的变频装置，用于通过所述解调频率将每个所述调制信号变频成经变频的信号；

与所述变频装置相连的解调部分，用于将所述经变频的信号解调成本机解调信号；以及

与所述解调部分、所述号比较电路和所述唯一字检测电路相连的误差校正装置，用于对所述本机解调信号进行误差校正操作，产生经校正的信号，该信号作为第一上述解调信号送至所述号比较电路和所述唯一字检测电路中的每一个。

3.根据权利要求2的解调器控制系统，其中所述扫频控制装置进一步包括与所述解调部分和所述误差校正装置相连的同步检测电路，用于参照第一上述和所述本机解调信号检测所述解调装置的同步，产生一个同步检测信号。

4.根据权利要求3的解调器控制系统，其中所述振荡器控制电路包括：

与所述本机振荡器和所述同步检测电路相连的使停止装置，用于根据所述同步检测信号使所述扫频操作停止；以及

与所述号比较电路、所述唯一字检测电路和所述使停止装置相连的检验装置，用于检验所述号一致信号和所述唯一字检测信号中的每一个是否存在，仅当所述号一致信号和所述唯一字检测信号中的至少一个不存在时，所述检验装置才解除所述扫频操作的停止。

5.根据权利要求4的解调器控制系统，其中所述检验装置包括：

与所述唯一字检测电路和所述使停止装置相连的第一检验装置，用于检验所述唯一字检测信号是否存在，仅当所述唯一字检测信号不存在时，所述第一检验装置才解除所述扫频操作的停止；以及

与所述号比较电路和所述使停止装置相连的第二检验装置，用于检验所述号一致信号是否存在，仅当所述号一致信号不存在时，所述第二检验装置才解除所述扫频操作的停止。

6.一种接收通过采用频分多址系统发射的多个调制信号的接收机，包括本机振荡器、解调装置和扫频控制装置，本机振荡器进行扫频操作，以便一次一个地连续产生作为解调频率的多个本振频率，解调装置根据所述解调频率将每个所述调制信号解调成解调信号，扫频控制装置参照所述解调信号控制所述扫频操作，所述解调信号携带唯一字和标识号，所述扫频控制装置包括：

与所述解调装置相连的号比较电路，用于根据所述解调信号将所述标识号与预定号中的一个所需号进行比较，当所述标识号与所述所需号一致时，产生一个号一致信号；

与所述解调装置相连的唯一字检测电路，用于根据所述解调信号检测所述唯一字，产生唯一字检测信号；以及

与所述本机振荡器、所述号比较电路和所述唯一字检测电路相连的振荡器控制电路，用于根据所述号一致信号和所述唯一字检测信号中的每一个的存在和不存在控制所述扫频操作。

7.根据权利要求6的接收机，其中所述解调装置包括：

被提供所述调制信号并与所述本机振荡器相连的变频装置，用于通过所述解调频率将每个所述调制信号变频成经变频的信号；

与所述变频装置相连的解调部分，用于将所述经变频的信号解调成本机解调信号；以及

与所述解调部分、所述号比较电路和所述唯一字检测电路相连的误差校正装置，用于对所述本机解调信号进行误差校正操作，产生经校正的信号，该信号作为第一上述解调信号送至所述号比较电路和所述唯一字检测电路中的每一个。

8.根据权利要求7的接收机，其中所述扫频控制装置进一步包括与所述解调部分和所述误差校正装置相连的同步检测电路，用于参照第一上述和所述本机解调信号检测所述解调装置的同步，产生一个同步检测信号。

9.根据权利要求8的接收机，其中所述振荡器控制电路包括：

与所述本机振荡器和所述同步检测电路相连的使停止装置，用于根据所述同步检测信号使所述扫频操作停止；以及

与所述号比较电路、所述唯一字检测电路和所述使停止装置相连的检验装置，用于检验所述号一致信号和所述唯一字检测信号中的每一个是否存在，仅当所述号一致信号和所述唯一字检测信号中的至少一个不存在时，所述检验装置才解除所述扫频操作的停止。

10.根据权利要求9的接收机，其中所述检验装置包括：

与所述唯一字检测电路和所述使停止装置相连的第一检验装置，用于检验所述唯一字检测信号是否存在，仅当所述唯一字检测信号不存在时，所述第一检验装置才解除所述扫频操作的停止；以及

与所述号比较电路和所述使停止装置相连的第二检验装置，用于检验所述号一致信号是否存在，仅当所述号一致信号不存在时，所述第二检验装置才解除所述扫频操作的停止。

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