CN114301744A - 一种本地载波恢复电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种本地载波恢复电路，本发明采用相位提前和滞后的本地载波生成振荡辅助控制信号，振荡辅助控制信号控制非原有载波恢复系统的振荡器生成解调调制信号的本地载波，或者辅助控制原有载波恢复系统的振荡器生成解调调制信号的本地载波，即恢复的本地载波，可有效增强载波恢复电路在低信噪比等恶劣条件下的载波恢复能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种本地载波恢复电路，属于无线通信领域。
背景技术
BPSK（二进制相移键控）信号的正确解扩解调依赖于接收机能正确的恢复出本地载波。传统的载波恢复电路在低信噪比等恶劣环境下往往性能下降严重，从而影响信号解调系统的整体性能。
发明内容
本发明提供了一种本地载波恢复电路，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种本地载波恢复电路，包括第一相关度计算电路、第二相关地计算电路和振荡辅助控制信号生成电路；
第一相关度计算电路的输入端接收调制信号和振荡器输出的相位提前本地载波，计算并输出调制信号和相位提前本地载波的相关度；其中，振荡器还输出解调调制信号的本地载波，为非原有载波恢复系统的振荡器或者原有载波恢复系统的振荡器；
第二相关度计算电路的输入端接收调制信号和振荡器输出的相位滞后本地载波，计算并输出调制信号和相位滞后本地载波的相关度；
振荡辅助控制信号生成电路的输入端接收第一相关度计算电路和第二相关度计算电路的输出，生成振荡辅助控制信号；振荡辅助控制信号控制非原有载波恢复系统的振荡器，或者与原有载波恢复系统反馈环路生成的振荡器控制信号叠加控制原有载波恢复系统振荡器。
本地载波为0度相位本地载波，相位提前本地载波为θ度相位本地载波，相位滞后本地载波为-θ度相位本地载波。
第一相关度计算电路包括第一乘法器和第一绝对值电路；
第一乘法器的输入端接收调制信号和相位提前本地载波，计算并输出调制信号和相位提前本地载波的乘法运算结果；
第一绝对值电路的输入端接收第一乘法器的输出，将乘法运算结果取绝对值，将取绝对值结果作为相关度输出。
第二相关度计算电路包括第二乘法器和第二绝对值电路；
第二乘法器的输入端接收调制信号和相位滞后本地载波，计算并输出调制信号和相位滞后本地载波的乘法运算结果；
第二绝对值电路的输入端接收第二乘法器的输出，将乘法运算结果取绝对值，将取绝对值结果作为相关度输出。
振荡辅助控制信号生成电路包括减法器和滤波器；
减法器的输入端接收第一相关度计算电路和第二相关度计算电路的输出，计算并输出相关度的作差结果；
滤波器的输入端接收减法器的输出，将作差结果进行滤波处理，输出振荡辅助控制信号。
滤波器为低通滤波器。
若振荡器原有载波恢复系统的振荡器，还包括加法器，用以将振荡辅助控制信号与原有载波恢复系统反馈环路生成的振荡器控制信号进行叠加。
本发明所达到的有益效果：本发明采用相位提前和滞后的本地载波生成振荡辅助控制信号，振荡辅助控制信号控制非原有载波恢复系统的振荡器生成解调调制信号的本地载波，或者辅助控制原有载波恢复系统的振荡器生成解调调制信号的本地载波，即恢复的本地载波，可有效增强载波恢复电路在低信噪比等恶劣条件下的载波恢复能力。
附图说明
图1为有相位偏差的解调信号和两个参考信号；
图2为第一种本地载波恢复电路图；
图3为第二种本地载波恢复电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
当本地载波和调制信号载波相位发生偏移时，调制信号载波相位会提前或滞后于本地载波相位，这种相位变化会明显地体现在两个信号的相关度计算结果中，使得调制信号载波与本地载波相关度明显下降而影响系统解调性能，且因为无论是相位相对提前还是滞后，相关度都是下降，因而无法判断本地载波的调整方向。若相对于本地载波生成两个相位分别提前、滞后的本地载波，使之与调制信号作相关运算，则当调制信号相位相对本地载波相位提前时，会更靠近相位提前的本地载波相位且更远离相位滞后的本地载波相位，从而使得相位提前的本地载波与调制信号相关度升高，相位滞后的本地载波与调制信号相关度下降。反之，当调制信号相位相对本地载波相位滞后时，会更靠近相位滞后的本地载波相位且更远离相位提前的本地载波相位，从而使得相位提前的本地载波与调制信号相关度下降，相位滞后的本地载波与调制信号相关度升高。因此，我们可以通过相关度的变化判断出调制信号相位发生偏移的方向，进而将该相关度计算结果用作负反馈控制信号控制 本地的振荡器生成本地载波。
如图1所示，当载波恢复模块无法稳定跟踪调制信号相位，本地载波的0度基准相位与调制信号的相位生产α度相差，调制信号的载波相位偏向本地载波的θ相位时，θ相位本地载波的解调输出幅度（绝对值）将显著增加，相反此时-θ相位本地载波的解调输出幅度（绝对值）将显著下降。同理，调制信号的载波相位偏向本地载波的-θ相位时，则两个本地相位的本地载波各自解调输出趋势相反。
因此利用上述特性，可在信号接收侧构建一种本地载波恢复电路，该电路存在两种运行方式，一种为独立运行，另一种为辅助原有载波恢复系统运行。
如图2所示，为独立运行的本地载波恢复电路，包括第一相关度计算电路、第二相关地计算电路、振荡辅助控制信号生成电路和非原有载波恢复系统的振荡器（即图中的NCO，是一个独立的振荡器）。
振荡器有一个输入端，三个输出端，三个输出端分别输出解调调制信号的本地载波、相位提前本地载波和位滞后本地载波；其中，本地载波为0度相位本地载波，相位提前本地载波为θ度相位本地载波，相位滞后本地载波为-θ度相位本地载波。
第一相关度计算电路的输入端接收调制信号（即信号发送侧发送的信号）和相位提前本地载波，计算并输出调制信号和相位提前本地载波的相关度。
第一相关度计算电路可以直接采用一个控制器和辅助程序实现，但是为了节约成本，这里的第一相关度计算电路包括第一乘法器和第一绝对值电路；其中，第一乘法器的输入端接收调制信号和相位提前本地载波，计算并输出调制信号和相位提前本地载波的乘法运算结果；第一绝对值电路的输入端接收第一乘法器的输出，将乘法运算结果取绝对值，将取绝对值结果作为相关度输出。
第二相关度计算电路的输入端接收调制信号和相位滞后本地载波，计算并输出调制信号和相位滞后本地载波的相关度。
同理第二相关度计算电路也可以直接采用一个控制器和辅助程序实现，但是为了节约成本，这里的第二相关度计算电路包括第二乘法器和第二绝对值电路；其中，第二乘法器的输入端接收调制信号和相位滞后本地载波，计算并输出调制信号和相位滞后本地载波的乘法运算结果；第二绝对值电路的输入端接收第二乘法器的输出，将乘法运算结果取绝对值，将取绝对值结果作为相关度输出。
振荡辅助控制信号生成电路的输入端接收第一相关度计算电路和第二相关度计算电路的输出，生成振荡辅助控制信号，振荡辅助控制信号控制独立振荡器，即直接输入振荡器，用以控制生成本地载波。
振荡辅助控制信号生成电路也可以直接采用一个控制器和辅助程序实现，但是为了节约成本，这里的振荡辅助控制信号生成电路包括减法器和滤波器；其中，减法器的输入端接收第一相关度计算电路和第二相关度计算电路的输出，计算并输出相关度的作差结果；滤波器采用低通滤波器（即图中的LPF），滤波器的输入端接收减法器的输出，将作差结果进行滤波处理，输出振荡辅助控制信号。
上述电路采用相位提前和滞后的本地载波生成振荡辅助控制信号，振荡辅助控制信号独立控制非原有载波恢复系统的振荡器生成解调调制信号的本地载波，即恢复的本地载波，可有效增强载波恢复电路在低信噪比等恶劣条件下的载波恢复能力。
除了和独立的振荡器结合独立运行外，还可以如图3所示，本地载波恢复电路与原有载波恢复系统结合运行，此时本地载波恢复电路包括第一相关度计算电路、第二相关地计算电路、振荡辅助控制信号生成电路和加法器。
为了与本地载波恢复电路配合，对原有载波恢复系统的振荡器进行了微调，增设了两个输出，即该振荡器有一个输入端，三个输出端，三个输出端分别输出解调调制信号的本地载波、相位提前本地载波和位滞后本地载波；其中，本地载波为0度相位本地载波，相位提前本地载波为θ度相位本地载波，相位滞后本地载波为-θ度相位本地载波。
第一相关度计算电路的输入端接收调制信号（即信号发送侧发送的信号）和相位提前本地载波，计算并输出调制信号和相位提前本地载波的相关度。
第一相关度计算电路可以直接采用一个控制器和辅助程序实现，但是为了节约成本，这里的第一相关度计算电路包括第一乘法器和第一绝对值电路；其中，第一乘法器的输入端接收调制信号和相位提前本地载波，计算并输出调制信号和相位提前本地载波的乘法运算结果；第一绝对值电路的输入端接收第一乘法器的输出，将乘法运算结果取绝对值，将取绝对值结果作为相关度输出。
第二相关度计算电路的输入端接收调制信号和相位滞后本地载波，计算并输出调制信号和相位滞后本地载波的相关度。
同理第二相关度计算电路也可以直接采用一个控制器和辅助程序实现，但是为了节约成本，这里的第二相关度计算电路包括第二乘法器和第二绝对值电路；其中，第二乘法器的输入端接收调制信号和相位滞后本地载波，计算并输出调制信号和相位滞后本地载波的乘法运算结果；第二绝对值电路的输入端接收第二乘法器的输出，将乘法运算结果取绝对值，将取绝对值结果作为相关度输出。
振荡辅助控制信号生成电路的输入端接收第一相关度计算电路和第二相关度计算电路的输出，生成并输出振荡辅助控制信号。
振荡辅助控制信号生成电路也可以直接采用一个控制器和辅助程序实现，但是为了节约成本，这里的振荡辅助控制信号生成电路包括减法器和滤波器；其中，减法器的输入端接收第一相关度计算电路和第二相关度计算电路的输出，计算并输出相关度的作差结果；滤波器采用低通滤波器，滤波器的输入端接收减法器的输出，将作差结果进行滤波处理，输出振荡辅助控制信号。
加法器的输入端接收振荡辅助控制信号和原有载波恢复系统反馈环路生成的振荡器控制信号，对两者进行叠加，叠加后的信号输入振荡器，用以控制生成本地载波。
上述电路采用相位提前和滞后的本地载波生成振荡辅助控制信号，振荡辅助控制信号辅助控制原有载波恢复系统的振荡器生成解调调制信号的本地载波，即恢复的本地载波，可有效增强载波恢复电路在低信噪比等恶劣条件下的载波恢复能力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种本地载波恢复电路，其特征在于，包括第一相关度计算电路、第二相关地计算电路和振荡辅助控制信号生成电路；
第一相关度计算电路的输入端接收调制信号和振荡器输出的相位提前本地载波，计算并输出调制信号和相位提前本地载波的相关度；其中，振荡器还输出解调调制信号的本地载波，为非原有载波恢复系统的振荡器或者原有载波恢复系统的振荡器；
第二相关度计算电路的输入端接收调制信号和振荡器输出的相位滞后本地载波，计算并输出调制信号和相位滞后本地载波的相关度；
振荡辅助控制信号生成电路的输入端接收第一相关度计算电路和第二相关度计算电路的输出，生成振荡辅助控制信号；振荡辅助控制信号控制非原有载波恢复系统的振荡器，或者与原有载波恢复系统反馈环路生成的振荡器控制信号叠加控制原有载波恢复系统振荡器。
2.根据权利要求1所述的一种本地载波恢复电路，其特征在于，本地载波为0度相位本地载波，相位提前本地载波为θ度相位本地载波，相位滞后本地载波为-θ度相位本地载波。
3.根据权利要求1所述的一种本地载波恢复电路，其特征在于，第一相关度计算电路包括第一乘法器和第一绝对值电路；
第一乘法器的输入端接收调制信号和相位提前本地载波，计算并输出调制信号和相位提前本地载波的乘法运算结果；
第一绝对值电路的输入端接收第一乘法器的输出，将乘法运算结果取绝对值，将取绝对值结果作为相关度输出。
4.根据权利要求1所述的一种本地载波恢复电路，其特征在于，第二相关度计算电路包括第二乘法器和第二绝对值电路；
第二乘法器的输入端接收调制信号和相位滞后本地载波，计算并输出调制信号和相位滞后本地载波的乘法运算结果；
第二绝对值电路的输入端接收第二乘法器的输出，将乘法运算结果取绝对值，将取绝对值结果作为相关度输出。
5.根据权利要求1所述的一种本地载波恢复电路，其特征在于，振荡辅助控制信号生成电路包括减法器和滤波器；
减法器的输入端接收第一相关度计算电路和第二相关度计算电路的输出，计算并输出相关度的作差结果；
滤波器的输入端接收减法器的输出，将作差结果进行滤波处理，输出振荡辅助控制信号。
6.根据权利要求5所述的一种本地载波恢复电路，其特征在于，滤波器为低通滤波器。
7.根据权利要求1所述的一种本地载波恢复电路，其特征在于，若振荡器原有载波恢复系统的振荡器，还包括加法器，用以将振荡辅助控制信号与原有载波恢复系统反馈环路生成的振荡器控制信号进行叠加。
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