CN113225285A

CN113225285A - 一种高符号率gmsk信号相干解调装置

Info

Publication number: CN113225285A
Application number: CN202110434876.7A
Authority: CN
Inventors: 李超; 贾耀红; 任立清; 李春祎
Original assignee: CETC 54 Research Institute
Current assignee: CETC 54 Research Institute
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2021-08-06
Anticipated expiration: 2041-04-22
Also published as: CN113225285B

Abstract

本发明公开了一种高符号率GMSK信号相干解调装置，属于通信与数据传输技术领域。该装置由载波源、正交下变频器、时钟源、AD变换器、匹配滤波器、定时误差提取器、数字AGC、加法器、延迟器、载波跟踪模块、采样误差转换DDS和二倍采样均衡及符号解映射器等组成。本发明采用模拟下变频与数字载波跟踪相结合的方式，完成了GMSK信号的解调及载波相位跟踪同步功能，降低了装置的实现复杂度，同时采用变采样钟的定时方案，在定时误差提取时,可提高GMSK信号的定时同步稳定性，进而提高了设备的可靠性，在GMSK信号解映射时，可提高I/Q两路数字基带信号采样点的利用率，进一步提高了装置的适应性与稳定性。

Description

一种高符号率GMSK信号相干解调装置

技术领域

本发明涉及通信与数据传输技术领域，特别是指一种高符号率GMSK信号相干解调装置，可用于卫星通信与数据地面接收站数据接收分系统中高符号率GMSK信号的接收解调。

背景技术

传统的GMSK信号解调装置主要分为非相干解调装置和相干解调装置。其中，GMSK信号非相干解调装置只需要完成载波频率检测补偿，而不需要进行载波相位同步与跟踪，主要针对低符号率GMSK信号。在对解调性能要求不高的场合，该GMSK信号非相干解调装置可对GMSK信号中每个符号进行多倍采样，用以进行符号解映射处理。但是，GMSK信号相干解调装置则需要实现高精度的载波相位跟踪同步与定时同步，在符号解映射时，其主要采用延时判决法，需要对信号中相邻两个符号的相位信息进行相关的解映射处理，处理过程复杂。目前，在现有技术中还缺少高符号率的GMSK信号相干解调装置。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高符号率GMSK信号相干解调装置，其具有实现可靠性高、稳定度高、实现复杂度低等特点。

本发明的目的是这样实现的：

一种高符号率GMSK信号相干解调装置，包括载波源1、正交下变频器2、时钟源3、第一AD转换器4-1、第二AD转换器4-2、第一匹配滤波器5-1、第二匹配滤波器5-2、第一定时误差提取器6-1、第二定时误差提取器6-2、数字AGC7、第一加法器8、延迟器9、载波跟踪模块10、采样误差转换DDS11和二倍采样均衡及符号解映射器12；

所述正交下变频器2对输入的GMSK调制信号进行模拟正交下变频，产生I/Q两路模拟基带信号；I/Q两路模拟基带信号分别通过第一AD转换器4-1和第二AD转换器4-2采样，转换为I/Q两路数字基带信号；I/Q两路数字基带信号分别通过第一匹配滤波器4-1、第二匹配滤波器4-2与数字AGC7处理后，又经分路产生两路I路数字基带信号与两路Q路数字基带信号，其中，第一路I路数字基带信号传输给第一定时误差提取器6-1，第一路Q路数字基带信号传输给第二定时误差提取器6-2，第二路I路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号均传输给载波跟踪模块10；

第一定时误差提取器6-1接收I路数字基带信号后，产生I路定时误差信号并传输给第一加法器8；第二定时误差提取器6-2接收Q路数字基带信号，产生Q路定时误差信号并传输给延迟器9；延迟器9将接收的误差信号延迟一个时钟处理周期后传输给第一加法器8；第一加法器8将接收的I路定时误差与Q路定时误差值对应相加，产生最终的AD采样定时误差值并传输给采样误差转换DDS11；采样误差转换DDS11用接收的AD采样定时误差值实时调整其内部产生的累加步进信号，然后通过实时产生的累加步进信号进行DDS相位累加处理，产生DDS信号并传输给时钟源3；时钟源3根据符号速率设置参数，调整内部产生的时钟信号频率值，并将内部产生的时钟信号与接收的DDS信号进行混频滤波处理，产生AD采样时钟信号并传输出给第一AD转换器4-1与第二AD转换器4-2，进而通过AD采样直接实现对GMSK信号的定时同步；

载波跟踪模块10对输入的I/Q两路数字基带信号进行载波频率误差估计补偿与载波相位跟踪补偿，完成GMSK信号的载波同步，并输出补偿后的I/Q两路数字基带信号；二倍采样均衡及符号解映射器12接收载波跟踪模块10输出的补偿后的I/Q两路数字基带信号，首先对其进行二倍采样自适应数字均衡处理，用以降低高符号率传输带来的码间串扰，然后利用均衡处理后的每个符号中的采样峰值点与采样过零点，对每个符号独立进行解映射处理，进而产生解调数据并输出。

进一步的，所述载波跟踪模块10包括第一分路器13-1、第二分路器13-2、第三分路器13-3、第四分路器13-4、第一平方器14-1、第二平方器14-2、第二加法器15、数据缓冲器16、FFT模块17、载波误差提取器18、载波估计器19、载波相位补偿信号产生器20以及复数乘法器21；

第一分路器13-1接收数字AGC7输出的I路数字基带信号，将I路数字基带信号分路为第一路I路数字基带信号与第二路I路数字基带信号并输出，其中，第一路I路数字基带信号传输给第一平方器14-1，第二路I路数字基带信号传输给复数乘法器21；第二分路器13-2接收数字AGC7输出的Q路数字基带信号，将Q路数字基带信号分路为第一路Q路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号并输出，其中，第一路Q路数字基带信号传输给第二平方器14-2，第二路Q路数字基带信号传输给复数乘法器21；第一平方器14-1对接收的I路数字基带信号进行平方处理并将处理后的I路数字基带信号传输给第二加法器15，第二平方器14-2对接收的Q路数字基带信号进行平方处理并将处理后的Q路数字基带信号传输给第二加法器15，第二加法器15将接收的I路数字基带信号与Q路数字基带信号对应相加后，产生并输出数字基带信号给数据缓冲器16；数据缓冲器16根据FFT模块17的运算处理帧长，缓冲存储一帧数字基带信号，并将数据缓冲存储后产生的一帧数字基带信号传输给FFT模块17；FFT模块17对输入的一帧数字基带信号进行FFT处理，产生一帧FFT运算值信号及FFT运算值对于帧头起始位置的连续编码信号，并将产生的两路信号传输给频差估计器19；频差估计器19利用接收的一帧FFT运算值信号及FFT运算值对于帧头起始位置的连续编码信号，产生并输出载波频率误差信号；载波相位补偿信号产生器20接收频差估计器19输出的载波频率误差信号与载波误差提取器18输出的载波相位跟踪误差信号，根据两路误差信号产生载波相位补偿信号，并将载波相位补偿信号传输给复数乘法器21；复数乘法器21将接收的第二路I路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号作为第一组复数信号，将载波相位补偿信号产生器20输入的信号作为第二组复数信号，对两组复数信号进行复数乘法运算，将运算后产生的实部数据作为I路数字基带信号输出给第三分路器13-3，并将运算后产生的虚部数据作为Q路数字基带信号输出给第四分路器13-4；第三分路器13-3将接收的I路数字基带信号分路为第一路I路数字基带信号与第二路I路数字基带信号，其中，第一路I路数字基带信号传输给载波误差提取器18，第二路I路数字基带信号传输给二倍采样均衡及符号解映射器12；第四分路器13-4将接收的Q路数字基带信号分路为第一路Q路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号，其中，第一路Q路数字基带信号传输给载波误差提取器18，第二路Q路数字基带信号传输给二倍采样均衡及符号解映射器12；载波误差提取器18接收I/Q两路数字基带信号，产生载波相位跟踪误差信号，并输出给载波相位补偿信号产生器20。

进一步的，所述二倍采样均衡及符号解映射器12包括第一分路延时器22-1、第二分路延时器22-2、第一并行卷积运算器23-1、第二并行卷积运算器23-2、第一卷积系数产生器24-1、第二卷积系数产生器24-2、第一误差提取器25-1、第二误差提取器25-2、象限判决器26、坐标轴判决器27以及解映射判决器28；

第一分路延时器22-1接收载波跟踪模块10输出的I路数字基带信号，将其分路并进行独立延时处理后产生第一路I路数字基带信号与第二路I路数字基带信号，其中，第一路I路数字基带信号传输给第一并行卷积运算器23-1，第二路I路数字基带信号传输给第二卷积系数产生器24-1；第二分路延时器22-2接收载波跟踪模块10输出的Q路数字基带信号，将其分路并进行独立延时处理后产生第一路Q路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号，其中，第一路Q路数字基带信号传输给第二并行卷积运算器23-2，第二路Q路数字基带信号传输给第二卷积系数产生器24-2；第一并行卷积运算器23-1接收第一卷积系数产生器24-1传输的卷积系数，对输入的I路数字基带信号进行卷积运算，并对运算结果进行串并转换，产生I路采样峰值点数字基带信号与I路采样过零点数字基带信号，其中，I路采样峰值点数字基带信号传输给象限判决器26，I路采样过零点数字基带信号传输给坐标轴判决器27，同时，I路采样峰值点数字基带信号还通过分路传输给第一误差提取器25-1；第二并行卷积运算器23-2接收第二卷积系数产生器24-2传输的卷积系数，对输入的Q路数字基带信号进行卷积运算，并对运算结果进行串并转换，产生Q路采样峰值点数字基带信号与Q路采样过零点数字基带信号，其中，Q路采样峰值点数字基带信号传输给象限判决器26，Q路采样过零点数字基带信号传输给坐标轴判决器27，同时，Q路采样峰值点数字基带信号还通过分路传输给第二误差提取器25-2；第一误差提取器25-1通过输入的I路采样峰值点数字基带信号，产生I路误差信号并传输给第一卷积系数产生器24-1；第一卷积系数产生器24-1根据接收的第二路I路数字基带信号与I路误差信号，产生当前状态下的I路卷积滤波器系数，并将I路卷积滤波器系数传输给第一并行卷积运算器23-1；第二误差提取器25-2通过输入的Q路采样峰值点数字基带信号，产生Q路误差信号并传输给第二卷积系数产生器24-2；第二卷积系数产生器24-2根据接收的第二路Q路数字基带信号与Q路误差信号，产生当前状态下的Q路卷积滤波器系数，并将Q路卷积滤波器系数传输给第二并行卷积运算器23-2；象限判决器26接收I/Q两路采样峰值点数字基带信号，对这两路基带信号进行判决并输出星座图象限判决信号给解映射判决器28，坐标轴判决器27接收I/Q两路采样过零点数字基带信号，对这两路基带信号进行判决并输出星座图坐标轴判决信号给解映射判决器28，解映射判决器28接收星座图象限判决信号与星座图坐标轴判决信号，通过判决输出解调数据。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

1. 本发明相对于传统的GMSK解调装置，采用模拟下变频与数字载波跟踪相结合的方式，完成了GMSK信号的解调及载波相位跟踪同步功能，降低了装置的实现复杂度。

2. 本发明在定时误差提取时, 在独立提取I/Q两路数字基带信号定时误差的基础上，通过延时及求和运算，将I/Q两路定时误差最终整合为AD采样定时误差，提高了装置定时同步的稳定性和可靠性。

3. 本发明在GMSK信号解映射时，首先对信号进行二倍采样自适应数字均衡处理，在降低码间串扰对符号解映射产生影响的基础上，充分利用I/Q两路数字基带信号中采样峰值点与采样过零点包含的星座点位置信息，对每个符号独立进行解映射处理，提高了I/Q两路数字基带信号采样点的利用率，并进一步提高了装置的适应性与稳定性。

4.本发明中定时误差提取及综合、数字载波跟踪和二倍采样均衡及符号解映射等信号处理流程，结构简单，可移植性强。

5.本发明可基于FPGA实现，由于FPGA中都集成有ROM、查找表、乘法器和加法器等单元，本发明可直接利用这些资源，因此便于实现与推广。

附图说明

图1是本发明的原理方框图。

图2是本发明载波跟踪模块的电路原理图。

图3是本发明二倍采样均衡及符号解映射器的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

参照图1，一种高符号率GMSK信号相干解调装置，其包括载波源1、正交下变频器2、时钟源3、AD 4-1与AD 4-2、匹配滤波器5-1与匹配滤波器5-2、定时误差提取器6-1与定时误差提取器6-2、数字AGC 7、加法器8、延迟器9、载波跟踪模块10、采样误差转换DDS11和二倍采样均衡及符号解映射器12。它首先由正交下变频器2对输入的GMSK调制信号进行模拟正交下变频，产生I/Q两路模拟基带信号，I/Q两路模拟基带信号分别通过AD 4-1与AD 4-2采样，转换为I/Q两路数字基带信号，I/Q两路数字基带信号分别通过匹配滤波器4-1、匹配滤波器4-2与数字AGC 7处理后，又经分路产生两路I路数字基带信号与两路Q路数字基带信号，数字AGC7处理后的第一路I路数字基带信号传输给定时误差提取器6-1，定时误差提取器6-1接收I路数字基带信号，产生I路定时误差信号并传输给加法器8，数字AGC 7处理后的第一路Q路数字基带信号传输给定时误差提取器6-2，定时误差提取器6-2接收Q路数字基带信号，产生Q路定时误差信号并传输给延迟器9，延迟器9接收Q路定时误差信号，并将接收的误差信号延迟一个时钟处理周期后传输给加法器8，加法器8将接收的I路定时误差与Q路定时误差值对应相加，产生最终的AD采样定时误差值并传输给采样误差转换DDS 11，采样误差转换DDS 11接收AD采样定时误差值，并用接收的AD采样定时误差值实时调整其内部产生的累加步进信号，然后通过实时产生的累加步进信号进行DDS相位累加处理，产生DDS信号并传输给时钟源3，时钟源3根据符号速率设置参数，调整内部产生的时钟信号频率值，并将内部产生的时钟信号与接收的DDS信号进行混频滤波处理，产生AD采样时钟信号并传输出给AD 4-1与AD 4-2，进而通过AD采样直接实现了对GMSK信号的定时同步。数字AGC 7处理后的第二路I路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号分别传输给载波跟踪模块10，载波跟踪模块10对输入的I/Q两路数字基带信号进行载波频率误差估计补偿与载波相位跟踪补偿后，完成GMSK信号的载波同步，并输出I/Q两路数字基带信号，二倍采样均衡及符号解映射器12接收载波跟踪模块10输出的I/Q两路数字基带信号，首先对输入的I/Q两路数字基带信号进行二倍采样自适应数字均衡处理，用以降低高符号率传输带来的码间串扰，然后充分利用均衡处理后的每个符号中的采样峰值点与采样过零点，对每个符号独立进行解映射处理，进而产生解调数据并输出。实例中匹配滤波器5-1与匹配滤波器5-2、定时误差提取器6-1与定时误差提取器6-2、数字AGC7、加法器8、延迟器9、载波跟踪模块10和二倍采样均衡及符号解映射器12采用美国XILINX公司生产的Virtex7型FPGA实现。

参照图2，载波跟踪模块包括分路器13-1、分路器13-2、分路器13-3与分路器13-4、平方器14-1与平方器14-2、加法器15、数据缓冲器16、FFT模块17、载波误差提取器18、载波估计器19、载波相位补偿信号产生器20与复数乘法器21，其中分路器13-1接收数字AGC7输出的I路数字基带信号，将I路数字基带信号分路为第一路I路数字基带信号与第二路I路数字基带信号并输出，其中第一路I路数字基带信号传输给平方器14-1，第二路I路数字基带信号传输给复数乘法器21，分路器13-2接收数字AGC7输出的Q路数字基带信号，将Q路数字基带信号分路为第一路Q路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号并输出，其中第一路Q路数字基带信号传输给平方器14-2，第二路Q路数字基带信号传输给复数乘法器21，平方器14-1接收第一路I路数字基带信号，对接收的I路数字基带信号进行平方处理并将处理后的I路数字基带信号传输给加法器15，平方器14-2接收第一路Q路数字基带信号，对接收的Q路数字基带信号进行平方处理并将处理后的Q路数字基带信号传输给加法器15，加法器将接收的I路数字基带信号与Q路数字基带信号对应相加后，产生并输出数字基带信号给数据缓冲器16，数据缓冲器16接收数字基带信号，并根据FFT模块17相应的运算处理帧长，缓冲存储一帧数字基带信号，并将数据缓冲存储后产生的一帧数字基带信号传输给FFT模块17，FFT模块17对输入的一帧数字基带信号进行FFT处理，产生一帧FFT运算值信号及FFT运算值对于帧头起始位置的连续编码信号，并将产生的两路信号传输给频差估计器19，频差估计器19利用接收的一帧FFT运算值信号及FFT运算值对于帧头起始位置的连续编码信号，产生并输出载波频率误差信号，载波相位补偿信号产生器20接收频差估计器19输出的载波频率误差信号与载波误差提取器18输出的载波相位跟踪误差，并由接收的两路误差信号产生载波相位补偿信号，并将载波相位补偿信号传输给复数乘法器21，复数乘法器21将接收的第二路I路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号作为第一组复数信号，将载波相位补偿信号产生器20输入的信号作为第二组复数信号，对两组复数信号进行复数乘法运算，其中运算后产生的实部数据作为I路数字基带信号输出并传输给分路器13-3，运算后产生的虚部数据作为Q路数字基带信号输出并传输给分路器13-4，分路器13-3将接收的I路数字基带信号分路为第一路I路数字基带信号与第二路I路数字基带信号，其中第一路I路数字基带信号传输给载波误差提取器18，第二路I路数字基带信号传输给二倍采样均衡及符号解映射器12，分路器13-4将接收的Q路数字基带信号分路为第一路Q路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号，其中第一路Q路数字基带信号传输给载波误差提取器18，第二路Q路数字基带信号传输给二倍采样均衡及符号解映射器12，载波误差提取器18接收I/Q两路数字基带信号，产生载波相位跟踪误差信号，并输出给载波相位补偿信号产生器20。

参照图3，二倍采样均衡及符号解映射器包括分路延时器22-1与分路延时器22-2，并行卷积运算器23-1与并行卷积运算器23-2、卷积系数产生器24-1与卷积系数产生器24-2、误差提取器25-1与误差提取器25-2、象限判决器26、坐标轴判决器27与解映射判决器28，其中分路延时器22-1接收载波跟踪模块10传输的I路数字基带信号，并将接收的I路数字基带信号进行分路及独立延时处理后产生第一路I路数字基带信号与第二路I路数字基带信号，其中第一路I路数字基带信号传输给并行卷积运算器23-1，第二路I路数字基带信号传输给卷积系数产生器24-1，分路延时器22-2接收载波跟踪模块10传输的Q路数字基带信号，并将接收的Q路数字基带信号进行分路及独立延时处理后产生第一路Q路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号，其中第一路Q路数字基带信号传输给并行卷积运算器23-2，第二路Q路数字基带信号传输给卷积系数产生器24-2，并行卷积运算器23-1接收卷积系数产生器24-1传输的卷积系数，对输入的I路数字基带信号进行卷积运算，并对运算结果进行串并转换，产生I路采样峰值点数字基带信号与I路采样过零点数字基带信号，其中I路采样峰值点数字基带信号传输给象限判决器26，I路采样过零点数字基带信号传输给坐标轴判决器27，同时，I路采样峰值点数字基带信号还通过分路传输给误差提取器25-1，并行卷积运算器23-2接收卷积系数产生器24-2传输的卷积系数，对输入的Q路数字基带信号进行卷积运算，并对运算结果进行串并转换，产生Q路采样峰值点数字基带信号与Q路采样过零点数字基带信号，其中Q路采样峰值点数字基带信号传输给象限判决器26，Q路采样过零点数字基带信号传输给坐标轴判决器27，同时，Q路采样峰值点数字基带信号还通过分路传输给误差提取器25-2，误差提取器25-1通过输入的I路采样峰值点数字基带信号，产生I路误差信号并传输给卷积系数产生器24-1，卷积系数产生器24-1根据接收的第二路I路数字基带信号与I路误差信号，产生当前状态下的I路卷积滤波器系数，并将I路卷积滤波器系数传输给并行卷积运算器23-1，误差提取器25-2通过输入的Q路采样峰值点数字基带信号，产生Q路误差信号并传输给卷积系数产生器24-2，卷积系数产生器24-2根据接收的第二路Q路数字基带信号与Q路误差信号，产生当前状态下的Q路卷积滤波器系数，并将Q路卷积滤波器系数传输给并行卷积运算器23-2，象限判决器26接收I/Q两路采样峰值点数字基带信号，对这两路基带信号进行判决并输出星座图象限判决信号给解映射判决器28，坐标轴判决器27接收I/Q两路采样过零点数字基带信号，对这两路基带信号进行判决并输出星座图坐标轴判决信号给解映射判决器28，解映射判决器28接收星座图象限判决信号与星座图坐标轴判决信号，通过判决输出解调数据。

本发明简要工作原理如下：

装置工作时，首先由正交下变频器2对输入的GMSK调制信号进行模拟正交下变频，产生I/Q两路模拟基带信号，I/Q两路模拟基带信号分别通过AD 4-1与AD 4-2采样，转换为I/Q两路数字基带信号，I/Q两路数字基带信号分别通过匹配滤波器4-1、匹配滤波器4-2与数字AGC 7处理后，又经分路产生两路I路数字基带信号与两路Q路数字基带信号，数字AGC7处理后的第一路I路数字基带信号传输给定时误差提取器6-1，定时误差提取器6-1接收I路数字基带信号，产生I路定时误差信号并传输给加法器8，数字AGC 7处理后的第一路Q路数字基带信号传输给定时误差提取器6-2，定时误差提取器6-2接收Q路数字基带信号，产生Q路定时误差信号并传输给延迟器9，延迟器9接收Q路定时误差信号，并将接收的误差信号延迟一个时钟处理周期后传输给加法器8，加法器8将接收的I路定时误差与Q路定时误差值对应相加，产生最终的AD采样定时误差值并传输给采样误差转换DDS 11，采样误差转换DDS11接收AD采样定时误差值，并用接收的AD采样定时误差值实时调整其内部产生的累加步进信号，然后通过实时产生的累加步进信号进行DDS相位累加处理，产生DDS信号并传输给时钟源3，时钟源3根据符号速率设置参数，调整内部产生的时钟信号频率值，并将内部产生的时钟信号与接收的DDS信号进行混频滤波处理，产生AD采样时钟信号并传输出给AD 4-1与AD 4-2，进而通过AD采样直接实现了对GMSK信号的定时同步。数字AGC 7处理后的第二路I路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号分别传输给载波跟踪模块10，载波跟踪模块10对输入的I/Q两路数字基带信号进行载波频率误差估计补偿与载波相位跟踪补偿后，完成GMSK信号的载波同步，并输出I/Q两路数字基带信号，二倍采样均衡及符号解映射器12接收载波跟踪模块10输出的I/Q两路数字基带信号，首先对输入的I/Q两路数字基带信号进行二倍采样自适应数字均衡处理，用以降低高符号率传输带来的码间串扰，然后充分利用均衡处理后的每个符号中的采样峰值点与采样过零点，对每个符号独立进行解映射处理，进而产生解调数据并输出，完成高符号率GMSK信号解调。

本发明相对于传统的GMSK解调装置，采用模拟下变频与数字载波跟踪相结合的方式，完成了GMSK信号的解调及载波相位跟踪同步功能，降低了装置的实现复杂度，同时采用变采样钟的定时方案，在定时误差提取时, 在独立提取I/Q两路数字基带信号定时误差的基础上，通过延时及求和运算，将I/Q两路定时误差最终整合为AD采样定时误差，提高了GMSK信号的定时同步稳定性，进而提高了设备的可靠性，在GMSK信号解映射时，首先对信号进行二倍采样自适应数字均衡处理，在降低码间串扰对符号解映射产生影响的基础上，充分利用I/Q两路数字基带信号中采样峰值点与采样过零点包含的星座点位置信息，对每个符号独立进行解映射处理，提高了I/Q两路数字基带信号采样点的利用率，进一步提高了装置的适应性与稳定性。本发明所需的硬件逻辑资源较小，实现复杂度低，便于实现与推广。

Claims

1.一种高符号率GMSK信号相干解调装置，其特征在于，包括载波源（1）、正交下变频器（2）、时钟源（3）、第一AD转换器（4-1）、第二AD转换器（4-2）、第一匹配滤波器（5-1）、第二匹配滤波器（5-2）、第一定时误差提取器（6-1）、第二定时误差提取器（6-2）、数字AGC（7）、第一加法器（8）、延迟器（9）、载波跟踪模块（10）、采样误差转换DDS（11）和二倍采样均衡及符号解映射器（12）；

所述正交下变频器（2）对输入的GMSK调制信号进行模拟正交下变频，产生I/Q两路模拟基带信号；I/Q两路模拟基带信号分别通过第一AD转换器（4-1）和第二AD转换器（4-2）采样，转换为I/Q两路数字基带信号；I/Q两路数字基带信号分别通过第一匹配滤波器（4-1）、第二匹配滤波器（4-2）与数字AGC（7）处理后，又经分路产生两路I路数字基带信号与两路Q路数字基带信号，其中，第一路I路数字基带信号传输给第一定时误差提取器（6-1），第一路Q路数字基带信号传输给第二定时误差提取器（6-2），第二路I路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号均传输给载波跟踪模块（10）；

第一定时误差提取器（6-1）接收I路数字基带信号后，产生I路定时误差信号并传输给第一加法器（8）；第二定时误差提取器（6-2）接收Q路数字基带信号，产生Q路定时误差信号并传输给延迟器（9）；延迟器（9）将接收的误差信号延迟一个时钟处理周期后传输给第一加法器（8）；第一加法器（8）将接收的I路定时误差与Q路定时误差值对应相加，产生最终的AD采样定时误差值并传输给采样误差转换DDS（11）；采样误差转换DDS（11）用接收的AD采样定时误差值实时调整其内部产生的累加步进信号，然后通过实时产生的累加步进信号进行DDS相位累加处理，产生DDS信号并传输给时钟源（3）；时钟源（3）根据符号速率设置参数，调整内部产生的时钟信号频率值，并将内部产生的时钟信号与接收的DDS信号进行混频滤波处理，产生AD采样时钟信号并传输出给第一AD转换器（4-1）与第二AD转换器（4-2），进而通过AD采样直接实现对GMSK信号的定时同步；

载波跟踪模块（10）对输入的I/Q两路数字基带信号进行载波频率误差估计补偿与载波相位跟踪补偿，完成GMSK信号的载波同步，并输出补偿后的I/Q两路数字基带信号；二倍采样均衡及符号解映射器（12）接收载波跟踪模块（10）输出的补偿后的I/Q两路数字基带信号，首先对其进行二倍采样自适应数字均衡处理，用以降低高符号率传输带来的码间串扰，然后利用均衡处理后的每个符号中的采样峰值点与采样过零点，对每个符号独立进行解映射处理，进而产生解调数据并输出。

2.根据权利要求1所述的一种高符号率GMSK信号相干解调装置，其特征在于，所述载波跟踪模块（10）包括第一分路器（13-1）、第二分路器（13-2）、第三分路器（13-3）、第四分路器（13-4）、第一平方器（14-1）、第二平方器（14-2）、第二加法器（15）、数据缓冲器（16）、FFT模块（17）、载波误差提取器（18）、载波估计器（19）、载波相位补偿信号产生器（20）以及复数乘法器（21）；

第一分路器（13-1）接收数字AGC（7）输出的I路数字基带信号，将I路数字基带信号分路为第一路I路数字基带信号与第二路I路数字基带信号并输出，其中，第一路I路数字基带信号传输给第一平方器（14-1），第二路I路数字基带信号传输给复数乘法器（21）；第二分路器（13-2）接收数字AGC（7）输出的Q路数字基带信号，将Q路数字基带信号分路为第一路Q路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号并输出，其中，第一路Q路数字基带信号传输给第二平方器（14-2），第二路Q路数字基带信号传输给复数乘法器（21）；第一平方器（14-1）对接收的I路数字基带信号进行平方处理并将处理后的I路数字基带信号传输给第二加法器（15），第二平方器（14-2）对接收的Q路数字基带信号进行平方处理并将处理后的Q路数字基带信号传输给第二加法器（15），第二加法器（15）将接收的I路数字基带信号与Q路数字基带信号对应相加后，产生并输出数字基带信号给数据缓冲器（16）；数据缓冲器（16）根据FFT模块（17）的运算处理帧长，缓冲存储一帧数字基带信号，并将数据缓冲存储后产生的一帧数字基带信号传输给FFT模块（17）；FFT模块（17）对输入的一帧数字基带信号进行FFT处理，产生一帧FFT运算值信号及FFT运算值对于帧头起始位置的连续编码信号，并将产生的两路信号传输给频差估计器（19）；频差估计器（19）利用接收的一帧FFT运算值信号及FFT运算值对于帧头起始位置的连续编码信号，产生并输出载波频率误差信号；载波相位补偿信号产生器（20）接收频差估计器（19）输出的载波频率误差信号与载波误差提取器（18）输出的载波相位跟踪误差信号，根据两路误差信号产生载波相位补偿信号，并将载波相位补偿信号传输给复数乘法器（21）；复数乘法器（21）将接收的第二路I路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号作为第一组复数信号，将载波相位补偿信号产生器（20）输入的信号作为第二组复数信号，对两组复数信号进行复数乘法运算，将运算后产生的实部数据作为I路数字基带信号输出给第三分路器（13-3），并将运算后产生的虚部数据作为Q路数字基带信号输出给第四分路器（13-4）；第三分路器（13-3）将接收的I路数字基带信号分路为第一路I路数字基带信号与第二路I路数字基带信号，其中，第一路I路数字基带信号传输给载波误差提取器（18），第二路I路数字基带信号传输给二倍采样均衡及符号解映射器（12）；第四分路器（13-4）将接收的Q路数字基带信号分路为第一路Q路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号，其中，第一路Q路数字基带信号传输给载波误差提取器（18），第二路Q路数字基带信号传输给二倍采样均衡及符号解映射器（12）；载波误差提取器（18）接收I/Q两路数字基带信号，产生载波相位跟踪误差信号，并输出给载波相位补偿信号产生器（20）。

3.根据权利要求1所述的一种高符号率GMSK信号相干解调装置，其特征在于，所述二倍采样均衡及符号解映射器（12）包括第一分路延时器（22-1）、第二分路延时器（22-2）、第一并行卷积运算器（23-1）、第二并行卷积运算器（23-2）、第一卷积系数产生器（24-1）、第二卷积系数产生器（24-2）、第一误差提取器（25-1）、第二误差提取器（25-2）、象限判决器（26）、坐标轴判决器（27）以及解映射判决器（28）；

第一分路延时器（22-1）接收载波跟踪模块（10）输出的I路数字基带信号，将其分路并进行独立延时处理后产生第一路I路数字基带信号与第二路I路数字基带信号，其中，第一路I路数字基带信号传输给第一并行卷积运算器（23-1），第二路I路数字基带信号传输给第二卷积系数产生器（24-1）；第二分路延时器（22-2）接收载波跟踪模块（10）输出的Q路数字基带信号，将其分路并进行独立延时处理后产生第一路Q路数字基带信号与第二路Q路数字基带信号，其中，第一路Q路数字基带信号传输给第二并行卷积运算器（23-2），第二路Q路数字基带信号传输给第二卷积系数产生器（24-2）；第一并行卷积运算器（23-1）接收第一卷积系数产生器（24-1）传输的卷积系数，对输入的I路数字基带信号进行卷积运算，并对运算结果进行串并转换，产生I路采样峰值点数字基带信号与I路采样过零点数字基带信号，其中，I路采样峰值点数字基带信号传输给象限判决器（26），I路采样过零点数字基带信号传输给坐标轴判决器（27），同时，I路采样峰值点数字基带信号还通过分路传输给第一误差提取器（25-1）；第二并行卷积运算器（23-2）接收第二卷积系数产生器（24-2）传输的卷积系数，对输入的Q路数字基带信号进行卷积运算，并对运算结果进行串并转换，产生Q路采样峰值点数字基带信号与Q路采样过零点数字基带信号，其中，Q路采样峰值点数字基带信号传输给象限判决器（26），Q路采样过零点数字基带信号传输给坐标轴判决器（27），同时，Q路采样峰值点数字基带信号还通过分路传输给第二误差提取器（25-2）；第一误差提取器（25-1）通过输入的I路采样峰值点数字基带信号，产生I路误差信号并传输给第一卷积系数产生器（24-1）；第一卷积系数产生器（24-1）根据接收的第二路I路数字基带信号与I路误差信号，产生当前状态下的I路卷积滤波器系数，并将I路卷积滤波器系数传输给第一并行卷积运算器（23-1）；第二误差提取器（25-2）通过输入的Q路采样峰值点数字基带信号，产生Q路误差信号并传输给第二卷积系数产生器（24-2）；第二卷积系数产生器（24-2）根据接收的第二路Q路数字基带信号与Q路误差信号，产生当前状态下的Q路卷积滤波器系数，并将Q路卷积滤波器系数传输给第二并行卷积运算器（23-2）；象限判决器（26）接收I/Q两路采样峰值点数字基带信号，对这两路基带信号进行判决并输出星座图象限判决信号给解映射判决器（28），坐标轴判决器（27）接收I/Q两路采样过零点数字基带信号，对这两路基带信号进行判决并输出星座图坐标轴判决信号给解映射判决器（28），解映射判决器（28）接收星座图象限判决信号与星座图坐标轴判决信号，通过判决输出解调数据。