CN1292962A - 具有频偏校正转动装置的解调器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有一个载频的角度调制信号的一种解调器,该解调器包括:解调通路,配备有一个本机振荡器,其通路输出端提供角度调制信号;频率误差检测器件,耦合到通路输出端,获取本机振荡频率误差信号;和一个频率误差校正器件,具有两个输入端和一个输出端。输出端提供频率误差校正过的角度调制信号,一个输入端耦合到通路输出端,另一个耦合到频率误差检测器件;从而频率误差校正器件采用复平面转动器件通过复平面转动重现所述角度调制信号和所述本机振荡频率误差信号提供复合角度调制信号。这样做的好处是容易采用这种解调器提出软判断解决方案。

Description

具有频偏校正转动装置的解调器
本发明涉及具有一个载频的角度调制信号用的一种解调器，这种解调器包括：
一个解调通路，配备有一个本机振荡器，其通路输出端供重显角度调制信号用；
一个频率误差检测器件，耦合到所述通路输出端，供获取本机振荡频率误差信号；和
一个频率误差校正器件，具有两个输入端和一个输出端，输出端供提供频率误差校正角度调制信号，一个输入端耦合到所述通路输出端，另一个输入端耦合到频率误差检测器件。
本发明还涉及一种接收机、一种收发机和一种通信装置，各个分别配备有一个本发明的解调器。
这类接收机的现有技术有美国专利US-A-4，317，210的接收机。该专利的接收机，其解调通路采用一个具有一个本机振荡器的正交频率变换级，有一个自变量检测器与此正交频率变换级连接。在解调通路的通路输出端连接着一个频率误差检测器件和一个频率误差校正器件。频率误差检测器件采用一个微分器、一个直流漂移检测器和一个积分器组成的串联电路，供提供本机振荡频率误差信号，此信号表明本机振荡频率与所收到输入解调器的信号的载频之间可能产生频偏。频率误差校正器件采用一个呈减法器形式的差值发生器，其中从通路输出端的信号除去本机振荡频率误差信号，该信号表示产生起码不含上述可能有的频偏的减法器角度调制输出信号。
所述专利的接收机的缺点是，这种解调硬件的基本原理不适用于范围较广特别是更先进的解调方案。
本发明的目的是提供一种分别配备有适用于更为复杂解调方案的解调器的接收机、收发机或其它通信装置。
此外，本发明的解调器具有这样的特点：频率误差校正器件采用复平面转动器件，通过复平面转动重为所述角度调制信号和所述本机振荡频率误差信号来提供复合角度调制信号。
本发明的解调器的好处是，复平面转动器件除本身既可采用模拟形式或数字形式之外，还可应用在叫做软判决信息(SDI)解调方法中。这些方法是用来在例如举例说在零中频(零IF)或近零IF解调器中从通路输出端上的同相(I)或正交(Q)下变换过和解调过的调角重显信号提取数据符号的，其中利用了诸如相移键控、移频键控及其多级变型等之类的移位键控。因此，本发明的解调器特别但非唯独适用于寻呼机、流动电话机等之类的通信装置。
本发明解调器的一个实施例具有这样的特点，即解调器有一个符号值确定电路耦合到复平面转动器件上，这一来总的说来简化了实施例，因为只要检验所述这转动器件复合信号输出端实数和虚数部分的符号就可以在例如限幅电路中确定数据符号值。举例说，在4级FSK(移频键控)的情况下，只要轻易进行象限检查就可找出四个可能存在的数据符号。
在另一个实施例中，本发明的解调器具有这样的特点：解调器有一个相位速度估算器耦合到解调通路的通路输出端上。这样的好处是，得出的结果是信号的相位速度，而这个相位速度按照本发明的另一个实施例在耦合到相位速度估算器的一个积分器中进行积分之后产生作为其复数积分器输出的相位的一个信号，这个信号表示调制频率ω。
本发明解调器的又另一个实施例具有这样的特点：频率误差检测器件通过耦合到频率误差校正器件的输出端耦合到通路输出端上，且频率误差检测器件有一个由一个过频偏检测器和一个递增／递减计数器组成的串联电路，计数器的输出端耦合到频率误差校正器件的另一个输入端。此实施例的好处是提供了频率误差检测器件的另一种方案。
在另外一些实施例中，复平面转动器件可随意采用模拟形式或数字形式。在采用数字形式的情况下，本发明的解调器具有这样的特点：复平面转动器件有一个处理器编程得使其在复平面中转动输入信号。处理器的这种可编程性给解调器的设计进一步带来了灵活性。
现在参看附图进一步说明本发明的解调器连同其其它优点。附图中，类似的组成部分编以同样的编号，其中：
图1示意示出了装有本发明的解调器的通信装置的接收部分；
图2示出了本发明解调器第一实施例的原理图；
图3示出了本发明解调器第二实施例的原理图。
图2和图3示出了角度调制信号用的解调器1的一些实施例。这类解调器1可以装在接收机或收发机的接收部分中。其它可应用这种解调器的通信装置的例子有寻呼机或电话机，例如流动和／或手提电话机中使用的那一种。图1中示意示出了通信装置2。通信装置2的收信部分采用一个天线3、滤波／放大器4和解调器1组成的串联电路，供在解调器1的数据输出端5提供数据。通信装置2例如能接收两级或两级以上例如在载频上调角的PSK(相移键控)或FSK信号。
图2示出了解调器1的一个实施例。可以看到解调器1装有一个解调通路6与滤波／放大器4连接，供应用在寻呼机或流动电话机中时如在零IF接收机或近零IF接收机中那样供下变频天线3上收到的信号。解调通路6如图中所示装有电路如美国专利US-A 4，317，210的图1中所示的本机振荡器7。这里把美国专利US-A 4，317，210的教导包括进来，以供参考。进来的同相和正交信号I和Q(这在图2中也显示出来)馈给具有通路输出端(SH)的抽样保持电路8。接着，I和Q样本在与电路8串联连接的延迟线9延迟传送。延迟线9的延迟时间为τ。在延迟的同时，I和Q复共扼提取到并联连接电路10。接着，在混频器11中进行组合混频，在混频器输出端12产生信号，这个信号表示进来的信号的相位速度呈表示复数的角度的形式的估算值。接着，在与混频器输出端12连接的积分器13中在整个符号周期中对有关数据进行的积分展示了所收到的角度调制信号的复数平均调制频率。积分器输出端14的相位以调制频率ω乘上延迟时间τ表示。限幅电路15耦合到积分器输出端14，其作用是通过确定复数输出端14的相位范围确定数据符号值。在4级FSK(4-FSK)的情况下，τ的值选取得使输出端14的4个可能有的符号各个处在不同的象限中。在此情况下，限幅电路15通过检验复合信号输出端14的实数和虚数部分的符号确定符号值。此解调器实施例如上所述的解调方案叫做SDI(软判决信息)解调拓扑结构。
鉴于实际上在解调通路6中进行到例如射频(RF)或非零IF的下混频是由本机振荡器7进行的，通常例如在寻呼机那样装有晶体振荡器作为基准，因而在本机振荡器频率与载频之间会因制造上的容差、老化和温度效应而出现频率误差。此误差在耦合到通路输出端(SH)的频率误差检测器件16中检测以获取本机振荡频率误差信号ε。解调器还有一个频率误差校正器件17具有两个输入端18和19和一个输出端20，供提供频率误差经校正的角度调制信号。输入端18耦合到通路输出端SH，另一输入端19耦合到频率误差检测器件16。频率误差校正器件17采用复平面转动器件，供通过复合转动重显在输出端14上的角度调制信号和重显在另一输入端19上的本机振荡频率误差信号提供复合角度调制信号。这样，转动的范围相当于负本机振荡频率误差ε乘上延迟时间τ。输出端20得出的是本机振荡频率误差校正过的信号，此信号含调角数据，此数据馈给限幅电路15供如上述确定数据符号之用。复平面转动器件17可采用乘法器或混频器，供在复平面转动各输入端18和19上的信号。此转动与在复平面中的位增等效。可以重显输入端18和19上的信号。
图3示出了解调器1的另一个实施例，其中频率误差检测器件16通过耦合到频率误差校正器件17的输出端20耦合到通路输出端(SH)上。在此实施例中，频率误差检测器件16有一个由一个过频偏检测器21和一个递增／递减计数器22组成的串联电路，计数器22的计数输出端23耦合到频率误差校正器件17的另一输入端19上。过频偏检测器21确定角度调制信号的过频偏或欠频偏如下。延迟时间τ选取得使本机振荡频率误差在所有可能调制值下等于零时输出端20的相位在-π／2与+π／2之间的范围。过频偏检测器21通过检测输出端20的相位大于π／2抑或小于-π／2检测何时出现正频偏或负频偏。接着，分别在相应的正频偏和负频偏输出端24和25出现相应的输出信号。与这些输出端连接的计数器22在每次检测出正频偏时递增计数，在每次检测出负频偏时递减计数，于是在复平面转动器件17的另一输入端19上就出现本机振荡频率误差信号ε。
积分器的输出14为数字信号的情况下转动器件17的另一安排是通过以下的转动规则系统形成。假设识分器输出端14上的信号为[0，N-1]范围内表示输出14信号的实数部分和虚数部分的一对整数，假设输入端19上的频率误差信号为表示[-π／τ，π／τ]范围内频偏误差的带符号的整数S，其中二进制矢量S采用2补数记数法，则：
S=(S0．2m-1+S1．2m-2+S2．2m-3…Sm2．0)；同时Snε{0，1}。
于是，转动规则系统的作用过程如下：
1)设C0=X0+jy0表示积分器待转动的输出14；则
2)若S0=1，则需要转动π弧度，且通过迭代进行：C1=-X0-jy0；
3)若S0=0，则无需转动，且C1=C0；
4)若S1=1，则需要转动π／2弧度，且通过迭代进行：C2=-y1+jx1。
5)若S1=0，则无需转动，且C2=C1；
6)接下去趋近π．2-L的转动是通过下式进行的：
CL+1=(XL-2(2-L)．yL)+j．(yL-2(2-L)．XL)，这时SL=1；并通过下式进行：
CL+1=CL，这时SL=0，其中Lε{2…m}。
实际上，看来如此进行的转动具充分的精确度，而转动对矢量大小的影响与角度调制无关。

Claims (8)

1．具有一个载频的角度调制信号的一种解调器，所述解调器包括：
一个解调通路，配备有一个本机振荡器，其通路输出端供重显角度调制信号；
一个频率误差检测装置，耦合到所述通路输出端，供获取本机振荡频率误差信号；和
一个频率误差校正装置，具有两个输入端和一个输出端，输出端供提供频率误差校正角度调制信号，一个输入端耦合到所述通路输出端，另一个输入端耦合到频率误差检测装置；其特征在于：
频率误差校正装置作为复平面转动装置，通过根据所述本机振荡频率误差信号复平面转动重显所述角度调制信号，提供复合角度调制信号。
2．如权利要求1所述的解调器，其特征在于，解调器有一个耦合到复平面转动装置的符号值确定电路。
3．如权利要求1或2所述的解调器，其特征在于，解调器有一个耦合到解调通路的通路输出端的相位速度估算装置。
4．如权利要求3所述的解调器，其特征在于，解调器有一个耦合到相位速度估算装置的积分器。
5．如权利要求1-4其中之一所述的解调器，其特征在于，频率误差检测装置通过耦合到频率误差校正装置的输出端耦合到通路输出端，且频率误差检测装置有一个由一个过频偏检测器和一个递增／递减计数器组成的串联电路，计数器的计数输出端耦合到频率误差校正装置的另一个输入端。
6．如权利要求1-5其中之一所述的解调器，其特征在于，复平面转动装置采用模拟形式或数字形式。
7．如权利要求1-6其中之一所述的解调器，其特征在于，所述复平面转动装置采用数字形式，它有一个处理器，编程得使其在复平面中转动输入信号。
8．诸如寻呼机，电话机之类的接收机或通信装置，其特征在于，各个配备有权利要求1-7其中之一所述的解调器。
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