专利名称：：数据通信系统的物理层载波同步系统及方法数据通信系统的物理层载波同步系统及方法
技术领域：
：本发明涉及数据通信系统，尤其涉及数据通信系统的物理层载波同步系纟充及方法。背景4支术DMR(DigitalMobileRadio数字无线对讲机)无线通信标准是欧洲通信标准协会最新推出的一种数字集群标准，目前国内尚没有相应的产品出现。对于任何一种无线通信产品，载波同步的实现一直都是一个关鍵难点，DMR产品也是如此，尤其标准中对某些参数的规定，更加大了研发难度。载波同步的目的就是消除接收信号载波与本振产生载波的相差，主要是通过各种算法消除接收信号中的调制信息并产生与本振信号的相位误差函数，从而达到控制本振的目的。目前的载波同步算法主要有M方环、Costas(同相正交)环以及建立在维特比算法上的同步方案，其中M方环与Costas环算法的本质是一样的。从本质上看，M方环、Costas环算法在解决星座图上相点固定且数目少于8的时候都是比较理想的同步解决方案，对于CPFSK(连续相位频移键控)调制，当调制指数为0.25、0.5或为1的时候，采用这两种同步算法都可以解决。尤其对于调制指数为0.5的CPFSK即MSK(最小频移键控)调制信号，国内外都有较多的同步解决方案。而对于DMR信号，其星座图上的相位点有200个，显然不能采用这两种同步方案。建立在维特比算法上的同步方案，主要是指极大似然估计同步。该算法的思想是首先列出所有可能的相位点，然后在一定时间内与接收信号相关，选拟目关值最大的一路。以DMR信号为例，每个符号时刻的相位点有200个，一般相关时间选为6个符号时间，则整个同步结构含有的相位点为68200,即同时进行68200个相关运算。所以，采用该方案解决DMR同步过于复杂，对数字化实现及调试都是相当困难的。
发明内容本发明所要解决的技术问题在于，提供一种数据通信系统的物理层载波同步系统及方法，解决现有的链路帧同步方法的增加系统的逻辑复杂度或占用大量内部存储器资源的问题。本发明所采用的技术方案为提供一一种数据通信系统的物理层载波同步方法，所述方法包括以下步骤a在一定时间内产生至少2个本振频点；b以产生的至少2个本振频点与从外部输入的待同步信号进行混频；c对混频之后的至少2个频点进行处理后选择一个频点作为基频，以基频为基础重新产生新的至少2个频点，回到步骤1。更具体地，所述步骤c具体包括以下步骤Cl对输入的混频信号进行复数相乘；C2将复数相乘之后的信息进行累加求均值；C3累加求均值之后的至少2个频点中选择输出值最大的频点作为基频；C4以基频为J^出重新产生至少2个频点；C5在重新产生的至少2个频点上相乘反馈参数，完成栽波同步。更具体地，所述至少2个频点中输出值最大的频点为绝对值最靠近零值的频点。更具体地，所述步骤c4中以基频为&出，分别加减小频差产生至少2个频点。更具体地，所述本振频点为3个时有最好的载波同步效果。本发明还提供一种数据通信系统的物理层栽波同步系统，包括频率发生器及混频器，所述系统还包括同步函数模块，所述频率发生器接收同步函数模块在上一周期同步处理中在一定时间内产生的至少2个本振频点进行处理产生栽波信号后传输给混频器，所述混频器将所述频率发生器输出的本振频点与从外部输入的待同步信号进行混频后传输给所述同步函数模块，所述同步函数模块在所述至少2个频点进行处理后选择一个频点作为基频，以基频为基础重新产生新的至少2个频点输出至所述频率发生器。更具体地，所述同步函数模块包括单频点发生模块、复数相乘模块、累加求均值模块及比较选择模块，所述单频点发生;^莫块产生调制频点传输到所述复数相乘模块进行复数相乘，所述复数相乘模块将进行复数相乘后传输给所述累加求均值模块进行累加均值产生至少2个频点，并将所述至少2个频点传输给所述比较选择模块进行比较选择产生基频。更具体地，所述系统还包括栽波控制参数发生模块、栽波控制参数增益模块及乘法器，所述载波控制参数发生模块以所述基频为基点分别加减小频差产生至少2个频点后传输给乘法器，所述乘法器在至少2个频点上相乘载波控制参数增益模块产生的小频差对应的跳变值后输出至所述频率发生器。更具体地，所述栽波控制参数增益模块为可调函数，在所述载波控制参数增益模块中设置小频差对应的跳变值。本发明与现有技术相比，有益效果在于本发明的数据通信系统的物理层栽波同步方法同步函数进行载波同步处理产生至少2个频点，并在所述至少2个频点中选择一个频点做为基频，以基频为&出，重新产生新的至少2个频点输出，实现载波同步，解决了现有的载波同步方法增加系统的逻辑复杂度或占用大量内部存储器资源的问题。图1为本发明的数据通信系统的物理层载波同步系统示意图图2为本发明的单频点发生模块结构示意图。图3为本发明的复数相乘模块结构示意图。图4为本发明的累加求均值模块结构示意图。图5为本发明的数据通信系统的物理层载波同步方法示意图。具体实施方式请参阅图1，本发明的数据通信系统的物理层载波同步系统包括同步函数模块、频率发生器及混频器。所述频率发生器将同步函数模块产生的三个频点转化成本振频点传输给混频器，所述混频器将从外部输入的待同步信号与本振信号进行混频后传输给同步函数模块进行载波同步处理。所述同步函数模块包括时序控制模块、单频点发生模块、复数相乘模块、累加求均值模块、比较选择模块、载波控制参数发生模块、载波控制参数增益模块及乘法器。所述时序控制模块与所述载波控制参数发生模块连接，保证三个频点产生的周期是相同的，并产生下个载波同步循环开始的时刻。所述时序控制模块均与所述频点发生模块、复数相乘模块、累加求均值模块、比较选择模块、载波控制参数发生模块及乘法器连接。所述混频器将从外部输入的待同步信号与本地频率发生器产生的载波信号混频，并经滤波去除载波后产生混频信号，传输到同步函数模块的复数相乘模块，开始载波同步处理。所述复数相乘才莫块(如图3所示)接收所述混频器传输的混频信号，与单频点发生模块产生的调制频点进行复数相乘，进行复数运算。所述复数相乘^f莫块的管脚定义如下表1所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1复数相乘模块管脚定义所迷单频点发生模块(如图2所示)产生DMR标准规定的4个调制频点中的一个(可以是任意一个)传输到所述复数相乘模块进行复数相乘。如果是其他的4FSK通信系统，可以是其中任意一个频点。如果是CPFSK调制系统，可以是其调制指数在符号周期内的相位信息。在DMR通信系统中调制频点e为频点等于1.944KHz时的复数表示。单频点发生模块的管脚定义如下表2所示信号名称信号方向信号描述<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2单频点发生模块管脚定义同步函数才莫块的输入信号，即混频器产生的混频信号的I，Q两路表示为复数形式。所述输入信号与与单频点发生模块传输地调制频点进行复数相乘，而在FPGA实现时，首先要将复数换算成I，Q两路相乘的普通数学表达式，即=(cos—o+w0+mv/)+_/sin(w0+mv/))(cos^cz)+7sin(w力)=cos(w0+w0+mv/)cos(w/)—sin(w0+mv/)sin(wcf)+XsinK+we+wwcf)cos(w/)+cos(w0+wwc/)sin(w/))其中COS(W0++脂力为I路输入数据流；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>为q路输入数据流；e^'为频点等于1.944KHz时的复数表示。e与上述的复数形式的lq两路进行复数相乘，消除复数，从而消除调制信息。所述复数相乘模块将复数运算后的信息传输给累加求均值模块进行累加求均值。所述累加求均值;f莫块(如图4所示)将进行累加求均值后的信息传输给所述比较选择模块进行比较选择。所述累加求均值模块的管脚定义如表3所示<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3累加求均值模块管脚定义所述比较选择模块选择最大值相对应的频点，即最靠近零值的频点输出给所述载波控制参M生模块。所述栽波控制参数发生模块以比较选择模块比较选择后的输入参数为基点，在时序模块的控制下等间隔分别加减小频差A产生3个新的频点。所述载波控制参数发生模块小频差A为常数模块。假设，此时比较选择模块为N，则载波控制参数发生模块等间隔产生N+A，N，N-A三个频点。所述载波控制参数发生模块将产生的三个新的频点传输给乘法器进行乘法运算。所述乘法器与载波控制参数增益模块连接，将载波控制参数增益模块传输的a值对应的跳变值与三个新的频点进行相乘。所述载波控制参数增益模块为一可调参数。所述载波控制参数增益模块设置反馈参数，即每单位的A值对应多大频点的跳变。所述与A值对应的跳变值可以手动调节，并将其跳变值传输给乘法器。其中，A值对应的跳变越小，同步后栽波偏差越小，信号质量也就高，但相应的同步时间要长。所述乘法器将进行相乘之后的三个频点传输给频率发生器进行处理，产生本振频点。请参阅图5，本发明的数据通信系统的物理层载波同步方法包括以下步骤步骤l:等周期产生3个本振频点；步骤2:以产生的3个本振频点与从外部输入的待同步信号进行混频；步骤3:将混频之后的频点进行载波同步处理，重新产生3个频点，回到步骤l。经过同步函数处理等周期产生的3个本振频点传输到VCO进行处理产生载波信号后传输给混频器，所述混频器将从外部输入的待同步信号与本地VCO产生的载波信号混频，并经滤波去除载波后经过复数相乘，累加求均值产生3个频点。所述同步函数4莫块的载波同步方法包括以下步骤a对输入的混频信号进行复数相乘；对输入信号i,q两路的复数形式为基础进行处理，将复数换算成i，q两路相乘的普通数学表达式，即=(cos—o十"w^_/sin(w0+、+mv力)(cos(v力+jsin(w力)=cos(>v0+w0+mvc0cos(wc0—sin(w。+w0+mvc0sin(wc/)其中cos(w。+Wff+脂力为i路输入数据流；sin(w。+We+，0为q路输入数据流；e为频点等于1.944khz时的复数表示。b将复数相乘之后的信息进行累加求均值；通过载波同步算法，在一定符号周期内累加，并求均值。c累加求均值之后的三个频点中选择输出值最大的频点作为基频；将所述三个频点中分别通过同步函数选取输出值最大的频点，即，以最靠近零值的频点作为基频，重新设定基础载波y。，d以基频为基础重新产生3个频点；以基础载波/。为基础，分别加减小频差A产生3个频点。假设本地载波为/。=6，分别加减小频差A，产生本振为/。=6，/;=<+△，/2=^-A三个频点，直到载波偏差控制在A^内。e在重新产生的3个频点上相乘反馈^:，完成载波同步。所述乘法器将载波控制参数增益模块传输的与小频差A值对应的跳变值与三个新的频点进行相乘。本发明的数据通信系统的物理层载波同步过程中，等周期产生的本振频点可以为2个或3个以上的本振频点。但，如产生2个频点，同步时间较长；如产生大于3个的本振频点，造成资源占用较大，所得结果没有3个本振频点好。产生3个本振频点的时候效果最好。另，产生本振频点的时间，不一定是等周期，不等周期也可以实现。本发明的数据通信系统的物理层载波同步方法不仅适用于DMR通信系统，也适用于4FSK，CPFSK通信系统。权利要求1.一种数据通信系统的物理层载波同步方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤a在一定时间内产生至少2个本振频点；b以产生的至少2个本振频点与从外部输入的待同步信号进行混频；c对混频之后的3至少2个频点进行处理后选择一个频点作为基频，以基频为基础重新产生新的3至少2个频点，回到步骤a。2、如权利要求1所述的数据通信系统的物理层载波同步方法，其特征在于，所述步骤c具体包括以下步骤Cl对输入的混频信号进行复数相乘；C2将复数相乘之后的信息进行累加求均值；C3累加求均值之后的至少2个频点中选择输出值最大的频点作为基频；C4以基频为基础重新产生至少2个频点；C5在重新产生的至少2个频点上相乘反馈参数，完成栽波同步。3、如权利要求2所述的数据通信系统的物理层栽波同步方法，其特征在于，所述至少2个频点中输出值最大的频点为绝对值最靠近零值的频点。4、如权利要求2所述的数据通信系统的物理层载波同步方法，其特征在于，所述步骤c4中以基频为基础，分别加减小频差产生至少2个频点。5、如权利要求1所述的数据通信系统的物理层载波同步方法，其特征在于，所述本振频点为3个时有最好的载波同步效果。6、一种数据通信系统的物理层载波同步系统，包括频率发生器及混频器，其特征在于，所述系统还包括同步函数;^莫块，所述频率发生器接收同步函数模块在上一周期同步处理中在一定时间内产生的至少2个本振频点进行处理产生载波信号后传输给混频器，所述混频器将所述频率发生器输出的本振频点与从外部输入的待同步信号进行混频后传输给所述同步函数模块，所述同步函数模块在所述至少2个频点进行处理后选择一个频点作为基频，以基频为基础重新产生新的至少2个频点输出至所述频率发生器。7、如权利要求6所述的数据通信系统的物理层载波同步系统，其特征在于，所述同步函数模块包括单频点发生模块、复数相乘模块、累加求均值模块及比较选择模块，所述单频点发生模块产生调制频点传输到所述复数相乘模块进行复数相乘，所述复数相乘模块将进行复数相乘后传输给所述累加求均值模块进行累加均值产生至少2个频点，并将所述至少2个频点传输给所述比较选择模块进行比较选择产生基频。8、如权利要求7所述的数据通信系统的物理层载波同步系统，其特征在于，所述系统还包括载波控制参数发生模块、载波控制参数增益模块及乘法器，所述载波控制参数发生模块以所述基频为基点分别加减小频差产生至少2个频点后传输给乘法器，所述乘法器在至少2个频点上相乘载波控制参数增益^^莫块产生的小频差对应的跳变值后输出至所述频率发生器。9、如权利要求6所述的数据通信系统的物理层载波同步系统，其特征在于，所述载波控制参数增益模块为可调函数，在所述载波控制参数增益模块中设置小频差对应的跳变值。全文摘要本发明公开了一种数据通信系统的物理层载波同步系统及方法，所述方法包括以下步骤a在一定时间内内产生至少2个本振频点；b以产生的至少2个本振频点与从外部输入的待同步信号进行混频；c对混频之后的至少2个频点进行载波同步处理后选择一个频点作为基频，以基频为基础重新产生新的至少2个频点，回到步骤a。本发明的数据通信系统的物理层载波同步方法通过接收混频器传输的混频信号后，进行处理产生至少2个频点，并在所述至少2个频点中选择一个频点作为基频，重新产生新的至少2个频点输出，实现载波同步，解决了现有的载波同步方法增加系统的逻辑复杂度或占用大量内部存储器资源的问题。文档编号H04L27/00GK101212435SQ20061006467公开日2008年7月2日申请日期2006年12月29日优先权日2006年12月29日发明者超马申请人:深圳市好易通科技有限公司