CN1163042C - 数字相位幅度调制接收机中均衡器的训练装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种数字QAM接收机的训练装置和方法，该数字QAM接收机包括：采样器、解调器、均衡器、锁相环和解码器，所述训练装置包括设置在所述均衡器和解调器之间的一个前置相位校正器，对从解调器输出的信号的相位进行校正，使送到均衡器的信号的相位满足均衡器所需要的训练信号的相位的要求。本发明能够在即使相位和频率误差大、及信道畸变大的情况下，完成对均衡器和锁相环的正确的训练。
Description
技术领域
本发明涉及一种数字相位幅度调制(QAM)接收机，更为具体地讲，涉及在相位和频率误差大以及信道畸变大的恶强条件下仍然有效实现均衡器的训练装置和方法。
背景技术
数字相位幅度调制(QAM)接收机被广泛地应用在调制解调器等数字通信技术中。一种已有的数字QAM接收机的结构如图1所示，包括：采样器、解调器、均衡器、锁相环和解码器。QAM接收机中的均衡器用来抵消信道畸变对信号造成的影响。锁相环用来消除接收机和发射机载波的相位和频率误差。均衡器和锁相环都需要经过训练才能达到稳定工作状态，已有的数字QAM接收机在训练时，会出现以下问题。
训练均衡器要求锁相环提供足够精确的相位差；而训练锁相环对均衡器的输出信号也有要求：信道畸变信号的影响应该已经被减少到足够小的程度，以使得锁相环模块中的判决器不会产生误判。因此二者的训练互为条件，对于图1所示QAM接收机，在通常情况下，当一个训练信号经过均衡器后进入锁相环时，虽然均衡器已消除了主要的信道畸变，使训练信号在进入锁相环时，能够满足锁相环所需要的信道畸变小的要求。但在训练信号进入均衡器时，如果训练信号的相位和频率误差较大，则不能达到均衡器对信号的要求而使均衡器不能完成正确的训练。另一方面，如果训练信号先进入锁相环，当信道畸变大时，则因不能达到锁相环对信号的要求而使锁相环不能完成正确的训练，因此，图1的已有的QAM接收机无法同时满足对训练信号的上述要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种QAM接收机，能够在即使相位和频率误差大、及信道畸变大的情况下，完成对均衡器和锁相环的正确的训练。
本发明是通过以下技术方案实现的：本发明提供一种数字QAM接收机的训练装置，该数字QAM接收机包括：采样器、解调器、均衡器、锁相环和解码器，所述训练装置包括设置在所述均衡器和解调器之间的一个前置相位校正器，对从解调器输出的信号的相位进行校正，使送到均衡器的信号的相位满足均衡器所需要的训练信号的相位的要求。
所述前置相位校正器包括一个相乘器，通过前置相位校正器产生一个相位的估计值，与解调器输出信号的相位在相乘器相乘，经过相乘器除去解调器输出信号的相位与前置相位校正器产生的相位估计值的差后，输入到所述均衡器。
所述前置相位校正器还包括相加器、延迟器和函数变换器，向相加器给出2个初始值φ和fe，所述延迟器将初始值φ进行相位延迟后，输出到相加器，所述相加器将上述经过延迟处理的值与fe相加，输出到函数变换器，产生具有上述相加后的相位值的函数，输出到上述相乘器。
本发明还提供一种数字QAM接收机的训练方法，该数字QAM接收机包括：采样器、解调器、均衡器、锁相环和解码器，从解调器输出的训练信号在进入均衡器前，对该训练信号的相位进行校正，使送到均衡器的信号的相位满足均衡器所需要的训练信号的相位的要求。
本发明在解调器和均衡器之间设置一个前置相位校正器，所述前置相位校正器包括一个相乘器，通过前置相位校正器产生一个相位误差的估计值，与通过解调器的训练信号的相位在相乘器相乘，由相乘器除去解调器输出信号的相位与前置相位校正器产生的相位估计值的差后，输入到所述均衡器。
本发明的训练方法是通过以下步骤实现的：
a.给出所述前置相位校正器的2个初始值fe、φ0；
b.以初始值fe为基准，将φ0值进行相位延迟后，与fe相加，得到新的相位误差φB，
c.将包含相位误差φB的数据输出到相乘器，与解调器输出信号的相位在相乘器相乘，经过相乘器除去解调器输出信号的相位与前置相位校正器产生的相位估计值的差后，输入到所述均衡器；
d.将上述过程b中的φ0值替换成φB值后，反复上述b～c过程。
在上述步骤a中，前置锁相环产生所述前置相位校正器的2个初始值fe、φ0的过程包括：
e.将训练信号通过由判决器、相位误差检测器、环路滤波器和前置相位校正器构成的前置锁相环后，得到初始值fe，进入所述前置相位校正器的相加器；
f.将初始值fe进行相位延迟后，与fe相加，得到相位误差φB0；
g.以初始值fe为基准，将φB0值进行相位延迟后，与fe相加，得到新的相位误差φB1
h.反复进行上述c的步骤，待训练结束后，得到初始值φ0。
附图说明
图1是已有的数字QAM接收机的结构；
图2是本发明的前置相位校正器的结构；
图3是本发明的前置锁相环的结构。
具体实施方式
以下通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
本发明在均衡器之前加入一个前置相位校正器。其结构如图2所示，该前置相位校正器可以是一个模块，也可以通过调用软件的形式来实现。其作用是在均衡器训练期间，保证输入信号的相位误差足够小(一般应小于均衡器正常训练所要求的相位误差)，在图2中，φ为相位误差的估计值，fe是由频率误差造成的每个输入符号相位的变化量。当给定一个A点的初始值fe及B点的相位误差估计值的初始值φB时，经过函数变换器(在这里为三角函数变换器)e-jφ，在C点得到相位为φB的信号，与来自解调器的相位为φ。的信号相乘器相乘后，减掉估计部分的相位误差，使得到的数据的相位误差大大减少。由于来自解调器的信号的相位为周期性变化，所以需要使B点和C点的相位也跟随解调器信号相位的周期变化作周期性变化，为此对于一个给定的A点的初始值fe及B点的初始值φB0(初始相位误差值)，B点的初始值φB0经过Z-1的延迟过程后，在D点得到φD，φD在相加器与fe相加后，在B点得到的是跟随φ。周期性变化的新的相位误差估计值φB1，使C点的信号的相位误差估计值φC也随时间周期性变化。通过将上述循环反复进行，使向均衡器输入的随时间变化的信号的相位误差减少。
在上述循环过程中，还包括了将B点的值φB对模2π求余以保证φ的值周期性变化的过程，这部分内容因为与已有的锁相环技术中的内容相同，因此，不予以详细描述。
如上所述，只要给定fe的初始值和φB的初始值，前置相位校正器就可以正常工作。在本发明中，fe的初始值和φB的初始值是通过另一个装置，即图3所示前置锁相环来提供的。
通常情况下，通信协议中会提供一些特殊的信号供接收机获取相位和频率误差，从而得到φ和fe。例如可以利用ITU-T(国际电信联盟)的V.22中的S1和V.34中的信号S。由于S为单频信号，信道畸变对其影响不会造成误判。
首先，当接收到信号S时，把解调后的信号S(称作符号S)输入图3所示的前置锁相环，这个过程可通过调用软件的形式来实现。该前置锁相环包括判决器、相位误差检测器、环路滤波器及上述前置相位校正器，其中，S进入判决器、相位误差检测器、环路滤波器后，在A点得到fe值，fe值进入前置相位校正器后，首先将fe值进行延迟过程后与fe值相加，得到B点的第一个相位误差值，将第一个相位误差值继续进行延迟处理，再次与fe值相加，得到新的B点的相位误差值。上述过程反复进行。直到信号稳定后，将A点的平均值作为fe，B点的值即为φ的初始值。
然后，保持图2中A点的估计值fe不变，这样，以A点的频率误差为基准，随着信号的变化，不断产生新的B点的相位误差值φ。其结果，在相乘器得到新的估计值，解调器输出的包含有相位误差的数据与含有上述估计的相位误差的数据在相乘器相乘后，数据的相位减掉估计部分的相位误差，得到的数据其相位误差大大减少，从而进入均衡器的信号的相位误差满足了均衡器的要求。
如上所述，上述训练信号最好采用基于ITU-T(国际电信联盟)的V.22中的S1和V.34中的S，该信号所具有的特点是，在接收端接收的信号的QAM星图来看，与一般的信号相比，其信号值在QAM星图上分布相对集中。这样有利于信号数据的处理。
Claims (6)
1、一种数字QAM接收机的训练装置，该数字QAM接收机包括：采样器、解调器、均衡器、锁相环和解码器，其中所述训练装置包括设置在所述均衡器和解调器之间的前置相位校正器，对从解调器输出的信号的相位进行校正，使送到均衡器的信号的相位满足均衡器所需要的训练信号的相位的要求，其特征在于：
所述前置相位校正器包括一个相乘器，通过前置相位校正器产生一个相位的估计值，与解调器输出信号的相位在相乘器相乘，经过相乘器除去解调器输出信号的相位与前置相位校正器产生的相位估计值的差后，输入到所述均衡器。
2、根据权利要求1所述的数字QAM接收机的训练装置，其特征在于，所述前置相位校正器还包括相加器、延迟器和函数变换器，向相加器给出2个初始值φ和fe，所述延迟器将初始值φ进行相位延迟后，输出到相加器，所述相加器将上述经过延迟处理的值与fe相加，输出到函数变换器，产生具有上述相加后的相位值的函数，输出到上述相乘器。
3、根据权利要求2所述的数字QAM接收机的训练装置，其特征在于，上述相位初始值φ和另一个由频率误差产生的变化量fe是通过将国际电信联盟的V.22中的S1和V.34中的S输入到由判决器、相位误差检测器、环路滤波器及上述前置相位校正器构成的前置锁相环后产生的。
4、一种数字QAM接收机的训练方法，该数字QAM接收机包括：采样器、解调器、均衡器、锁相环和解码器，其中从解调器输出的训练信号在进入均衡器前，对该训练信号的相位进行校正，使送到均衡器的信号的相位满足均衡器所需要的训练信号的相位的要求，其特征在于：
在解调器和均衡器之间设置一个前置相位校正器，所述前置相位校正器包括一个相乘器，通过前置相位校正器产生一个相位误差的估计值，与通过解调器的训练信号的相位在相乘器相乘，由相乘器除去解调器输出信号的相位与前置相位校正器产生的相位估计值的差后，输入到所述均衡器。
5、根据权利要求4所述数字QAM接收机的训练方法，其特征在于，所述训练方法是通过以下步骤实现的：
a.给出所述前置相位校正器的2个初始值fe、φO；
b.以初始值fe为基准，将φO值进行相位延迟后，与fe相加，得到新的相位误差φB，
c.将包含相位误差φB的数据输出到相乘器，与解调器输出信号的相位在相乘器相乘，经过相乘器除去解调器输出信号的相位与前置相位校正器产生的相位估计值的差后，输入到所述均衡器；
d.将上述过程b中的φO值替换成φB值后，反复上述b～c过程。
6、根据权利要求4所述的数字QAM接收机的训练方法，其特征在于，在上述步骤a中，前置锁相环产生所述前置相位校正器的2个初始值fe、φO的过程包括：
e.将训练信号通过由判决器、相位误差检测器、环路滤波器和前置相位校正器构成的前置锁相环后，得到初始值fe，进入所述前置相位校正器的相加器；
f.将初始值fe进行相位延迟后，与fe相加，得到相位误差φBo；
g.以初始值fe为基准，将φBo值进行相位延迟后，与fe相加，得到新的相位误差φBl；
h.反复进行上述c的步骤，待训练结束后，得到初始值φO。
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