专利名称：基于均衡的散射通信定时恢复装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及散射通信领域中散射信道快时变、并且深衰落条件下的一种基于均衡的散射通信定时恢复装置。特别适用于存有飞行器衰落、大风劲吹散射体等情况下的散射通信中提取定时恢复信号。
背景技术：
基于内插的定时恢复方法具有极大的灵活性，在高斯白噪声、卫星通信等信道条件下的数字通信系统中被广泛应用，其核心部分是定时误差检测。这种定时误差检测方法要求数据必须有良好的过零特性，否则将无法给出定时误差信息。一方面，存有飞行器衰落、大风劲吹散射体等情况下的散射通信，其信道特性为时变多径并且深衰落，数据的过零特性严重受损，导致无法检测出定时误差信息；另一方面，进行高速散射通信时，可以采用均衡器消除码间干扰，而没有充分利用均衡器具有动态跟踪信道变化的能力。若采用现有的定时恢复手段提取高速散射通信中的定时恢复信号，则需要增加额外的信号处理单元， 这样将增加设备的复杂性，增加使用成本。
实用新型内容本实用新型的目的在于避免上述背景技术应用在散射通信中的不足之处，将基于内插的定时恢复方法与均衡器的跟踪特性进行有机结合，以实现存有飞行器衰落、大风劲吹散射体等情况下高速散射通信的定时误差提取，从而实现定时恢复。本实用新型与传统定时恢复装置相比，基本不增加硬件设备，并且可以在快时变多径、深衰落散射信道条件下，为数据重建提供稳定的定时恢复。本实用新型的目的是这样实现的基于均衡的散射通信定时恢复装置，包括A/D变换器1、带通滤波器2、内插滤波器 3、分数间隔均衡器4、定时误差检测器5、定时信号调整及控制单元6、数字锁相环7和电源 8，其特征在于还包括定时误差检测器5和定时信号调整及控制单元6 ；所述的A/D变换器 1的输入端口 1与低中频信号输入端口 A连接，输出端口 2与带通滤波器2的输入端口 1相连；带通滤波器2的输出端口 2与内插滤波器3的输入端口 1相连；内插滤波器3的输出端口 2与分数间隔均衡器4的输入端口 1相连；分数间隔均衡器4的输出端口 2与定时误差检测器5的输入端口 1相连；定时误差检测器5的输出端口 2与定时信号调整及控制单元6 的输入端口 1相连；定时信号调整及控制单元6的输出端口2与定时恢复输出端口B相连， 其输出端口 3、输出端口 4与内插滤波器3的输入端口 3、输入端口 4 一一对应相连，其输出端口 5与分数间隔均衡器4的输入端口 4相连；数字锁相环7的输入端口 1与高稳时钟输入端口 C相连，其输出端口 2、输出端口 3、输出端口 4、输出端口 5、输出端口 6与A/D变换器1的输入端口 3、内插滤波器3的输入端口 5、定时信号调整及控制单元6的输入端口 6、 分数间隔均衡器4的输入端口 3、定时误差检测器5的输入端口 3 —一对应相连；电源8输出电压+V端分别与各部件相应的输入电压端相连。待恢复的低中频信号由A/D变换器1进行固定采样，样值通过带通滤波器2滤除
4带外噪声，然后信号通过内插滤波器3内插出所需要的分数倍符号速率的信号，送给分数间隔均衡器4处理，消除由于信号经过散射信道而造成的码间干扰。根据分数间隔均衡器 4处理信号后的对应的抽头数值，由定时误差检测器5得到定时误差信息，然后由定时信号调整及控制单元6根据获得的定时误差信息，输出控制内插滤波器3的内插基点和分数间隔值，调整定时恢复信号，得到准确的定时恢复信号，并将定时恢复信号反馈给分数间隔均衡器4，从而在下一次指导均衡器于正确的起止位置进行均衡处理。其中，定时误差检测器5包括均衡器抽头数值存储器9、绝对值计算器10、数字乘法器11、第一模值加法器12-1、第二模值加法器12-2、定时误差计算器13，所述的均衡器抽头数值存储器9的输入端口 1与分数间隔均衡器4的输出端口 2相连，其输出端口 2与绝对值计算器10的输入端口 1相连；绝对值计算器10的输出端口 2与数字乘法器11的输入端口 1相连；数字乘法器11的输出端口 2、输出端口 3与第一模值加法器12-1输入端口 1、 第二模值加法器12-2输入端口 1 一一对应相连；第一模值加法器12-1输出端口 2、第二模值加法器12-2输出端口 2与定时误差计算器13的输入端口 1、输入端口 2 —一对应相连； 定时误差计算器13的输出端口 3与定时信号调整及控制单元6的输入端口 1相连；数字锁相环7输出端口 6输出的时钟信号Tl分别与各部件相应的时钟输入信号Tl端相连。其中，定时信号调整及控制单元6包括固定相位存储器14、调整步长存储器15、定时调整计算器16、内插控制器17，所述的定时调整计算器16的输入端口 1与定时误差检测器5的输出端口 2相连，其输入端口 2、输入端口 3与固定相位存储器14的输出端口 1、调整步长存储器15的输出端口 1 一一对应相连，其输出端口 4、输出端口 5与内插控制器17 的输入端口 1、定时恢复输出端口 B—一对应相连；内插控制器17输出端口 2、输出端口 3 与内插滤波器3的输入端口 3、输入端口 4 一一对应相连。数字锁相环7输出端口 4输出的时钟信号T2分别与各部件相应的时钟输入信号T2端相连。本实用新型相比背景技术具有如下优点1.本实用新型采用了定时误差检测器5和定时信号调整及控制单元6，采用特有的定时误差提取方法和先进数字信号处理方法，在快时变多径、深衰落散射信道条件下，实现灵活、稳健的定时恢复。2.本实用新型采用了定时误差检测器5，利用均衡器的动态跟踪特性，巧妙地将这种跟踪特性应用于定时恢复中，从对均衡器抽头数值的处理中获得稳定、准确的定时误
差fe息。3.本实用新型的组成部件采用大规模现场可编程器件制作，因此可通过配置不同的程序灵活地实现对工作参数的修改，使结构大大简化，成本显著降低。
图1是本实用新型的电原理方框图。图2是本实用新型定时误差检测器5实施例的电原理图。图3是本实用新型定时信号调整及控制单元6实施例的电原理图。
具体实施方式
参照图1至图3，本实用新型由A/D变换器1、带通滤波器2、内插滤波器3、分数间隔均衡器4、定时误差检测器5、定时信号调整及控制单元6、数字锁相环7、电源8组成。图 1是本实用新型的电原理方块图，实施例按图1连接线路。其中A/D变换器1的作用是将外部接收到的低中频信号A进行固定时钟采样，将得到的样值信号送入到带通滤波器2，滤除带外噪声。带通滤波器2的输出信号经由内插滤波器3处理后，得到所需要的速率的数字信号，将这些数字信号送入分数间隔均衡器4，消除由于经过散射信道而造成的码间干扰， 将分数间隔均衡器4的各抽头数值送入到定时误差检测器5。定时误差检测器5对抽头数值进行处理得到定时误差信息，将定时误差信息送入定时信号调整及控制单元6。定时信号调整及控制单元6得到定时恢复输出B，计算出控制内插滤波器3的内插基点和分数间隔值，输出控制分数间隔均衡器4的定时信息。实施例A/D变换器1、带通滤波器2、内插滤波器3、分数间隔均衡器4、定时误差检测器5、定时信号调整及控制单元6均采用同一块美国 Altera公司生产Cyclone II系列FPGA芯片制作。本实用新型定时误差检测器5的作用是根据分数间隔均衡器4的均衡器抽头数值得到定时误差信息。它由均衡器抽头数值存储器9、绝对值计算器10、数字乘法器11、第一模值加法器12-1、第二模值加法器12-2、定时误差计算器13组成。图2是本实用新型定时误差检测器5的电原理图，实施例按图2连接线路。其中均衡器抽头数值存储器9将从分数间隔均衡器4中得到的抽头数值存储其中。绝对值计算器10对均衡器抽头数值存储器9 中的各个抽头数值进行绝对值运算。数字乘法器11对取绝对值后的抽头数值进行平方运算，得到各个抽头数值的平方值。第一模值加法器12-1完成前一半抽头模值平方的累加， 第二模值加法器12-2完成后一半抽头模值平方的累加，第一模值加法器12-1和第二模值加法器12-2均将计算结果送入到定时误差计算器13。定时误差计算器13通过对两个累加值进行处理，最终得到定时误差信息。实施例均衡器抽头数值存储器9、绝对值计算器10、 数字乘法器11、第一模值加法器12-1、第二模值加法器12-2、定时误差计算器13均采用美国Altera公司生产CycloneII系列FPGA芯片制作。本实用新型定时信号调整及控制单元6的作用是根据从定时误差检测器5中获得的定时误差信息得到准确的定时恢复信号。它由固定相位存储器14、调整步长存储器15、 定时调整计算器16、内插控制器17组成。其中固定相位存储器14存储着对应单个样值的固定相位。调整步长存储器15存储着输入到定时调整计算器16，对固定步长进行调整的相位值。定时调整计算器16根据定时误差信息对固定相位存储器14和调整步长存储器15 的输入值进行运算，输出相位运算结果到内插控制器17。内插控制器17根据运算结果输出对应的定时恢复信号，并通过对输入的相位结果进行处理，得到控制内插滤波器3的内插基点和分数间隔值。实施例固定相位存储器14、调整步长存储器15、定时调整计算器16、内插控制器17均采用美国Altera公司生产Cyclone II系列FPGA芯片制作。本实用新型数字锁相环7的作用是通过其输入端口 1接收高稳时钟输入端口 C输入的高稳时钟信号，经其锁相处理后由其输出端口 2、输出端口 3、输出端口 4、输出端口 5、 输出端口 6给A/D变换器1、内插滤波器3、定时信号调整及控制单元6、分数间隔均衡器4、 定时误差检测器5提供一个高稳时钟源。本实用新型电源8提供各部件的直流工作电压，实施例采用市售通用集成稳压直流电源块制作，其输出+V电压为+3. 3V、供电电流为1A。本实用新型简要工作原理如下[0021]待恢复的低中频信号由A/D变换器1进行固定采样，样值通过带通滤波器2滤除带外噪声，然后信号通过内插滤波器3内插出所需要的分数倍符号速率的信号，送给分数间隔均衡器4处理，消除由于信号经过散射信道而造成的码间干扰。根据分数间隔均衡器 4处理信号后的对应的抽头数值，由定时误差检测器5得到定时误差信息，然后由定时信号调整及控制单元6根据获得的定时误差信息，输出控制内插滤波器3的内插基点和分数间隔值，调整定时恢复信号，得到准确的定时恢复信号，并将定时恢复信号反馈给分数间隔均衡器4，从而在下一次指导均衡器于正确的起止位置进行均衡处理。本实用新型安装结构如下把图1至图3中所有电路器件按图1至图3连接线路，通过一块美国Altera公司生产Cyclone II系列FPGA芯片实现，安装在一块长、宽分别为240 X 120mm的印制板上，印制板上安装低中频输入信号的端口 A电缆插座、定时恢复信号输出端口 B电缆插座、外部高稳时钟输入端口 C插座和电源插座，组装成本实用新型。
权利要求1.基于均衡的散射通信定时恢复装置，包括A/D变换器(1)、带通滤波器(2)、内插滤波器(3)、分数间隔均衡器(4)、定时误差检测器(5)、定时信号调整及控制单元(6)、数字锁相环(7)和电源(8)，其特征在于还包括定时误差检测器(5)和定时信号调整及控制单元 (6)；所述的A/D变换器(1)的输入端口 1与低中频信号输入端口㈧连接，其输出端口 2 与带通滤波器⑵的输入端口 1相连；带通滤波器(2)的输出端口 2与内插滤波器(3)的输入端口 1相连；内插滤波器(3)的输出端口 2与分数间隔均衡器⑷的输入端口 1相连； 分数间隔均衡器(4)的输出端口 2与定时误差检测器(5)的输入端口 1相连；定时误差检测器(5)的输出端口 2与定时信号调整及控制单元(6)的输入端口 1相连；定时信号调整及控制单元(6)的输出端口 2与定时恢复输出端口⑶相连，其输出端口 3、输出端口 4与内插滤波器(3)的输入端口 3、输入端口 4 一一对应相连，其输出端口 5与分数间隔均衡器 (4)的输入端口 4相连；数字锁相环(7)的输入端口 1与高稳时钟输入端口(C)相连，其输出端口 2、输出端口 3、输出端口 4、输出端口 5、输出端口 6与A/D变换器(1)的输入端口 3、 内插滤波器(3)的输入端口 5、定时信号调整及控制单元(6)的输入端口 6、分数间隔均衡器(4)的输入端口 3、定时误差检测器(5)的输入端口 3 —一对应相连；电源(8)输出电压 +V端分别与各部件相应的输入电压端相连；待恢复的低中频信号由A/D变换器(1)进行固定采样，样值通过带通滤波器(2)滤除带外噪声，然后信号通过内插滤波器(3)内插出所需要的分数倍符号速率的信号，送给分数间隔均衡器(4)处理，消除由于信号经过散射信道而造成的码间干扰；根据分数间隔均衡器(4)处理信号后的对应的抽头数值，由定时误差检测器(5)得到定时误差信息，然后由定时信号调整及控制单元(6)根据获得的定时误差信息，输出控制内插滤波器(3)的内插基点和分数间隔值，调整定时恢复信号，得到准确的定时恢复信号，并将定时恢复信号反馈给分数间隔均衡器(4)，从而在下一次指导均衡器于正确的起止位置进行均衡处理。
2.根据权利要求1所述的基于均衡的散射通信定时恢复装置，其特征在于定时误差检测器(5)包括均衡器抽头数值存储器(9)、绝对值计算器(10)、数字乘法器(11)、第一模值加法器(12-1)、第二模值加法器(12-2)和定时误差计算器(13)，所述的均衡器抽头数值存储器(9)的输入端口 1与分数间隔均衡器(4)的输出端口 2相连，其输出端口 2与绝对值计算器(10)的输入端口 1相连；绝对值计算器(10)的输出端口 2与数字乘法器(11)的输入端口 1相连；数字乘法器(11)的输出端口 2、输出端口 3与第一模值加法器(12-1)输入端口 1、第二模值加法器(12-2)输入端口 1 一一对应相连；第一模值加法器(12-1)输出端口 2、第二模值加法器(12-2)输出端口 2与定时误差计算器(13)的输入端口 1、输入端口 2—一对应相连；定时误差计算器(13)的输出端口 3与定时信号调整及控制单元(6)的输入端口 1相连；数字锁相环(7)输出端口 6输出的时钟信号Tl分别与各部件相应的时钟输入信号Tl端相连。
3.根据权利要求1所述的基于均衡的散射通信定时恢复装置，其特征在于定时信号调整及控制单元(6)包括固定相位存储器(14)、调整步长存储器(15)、定时调整计算器 (16)和内插控制器(17)，所述的定时调整计算器(16)的输入端口 1与定时误差检测器(5) 的输出端口 2相连，其输入端口 2、输入端口 3与固定相位存储器(14)的输出端口 1、调整步长存储器(15)的输出端口 1 一一对应相连，其输出端口 4、输出端口 5与内插控制器(17) 的输入端口 1、定时恢复输出端口(B) —一对应相连；内插控制器(17)输出端口 2、输出端口 3与内插滤波器(3)的输入端口 3、输入端口 4 一一对应相连；数字锁相环(7)输出端口 4输出的时钟信号T2分别与各部件相应的时钟输入信号T2端相连。
专利摘要本实用新型公开了一种基于均衡的散射通信定时恢复装置，它涉及散射通信领域中散射信道快时变、并且深衰落条件下的同步提取装置。它由A/D变换器、带通滤波器、内插滤波器、分数间隔均衡器、定时误差检测器、定时信号调整及控制单元和数字锁相环等模块组成。在散射信道条件下，该装置将基于内插的定时恢复技术与时域均衡技术进行有机结合，消除散射信道带来的码间干扰的同时，实现从高速传输的数据信息中提取定时恢复信号的功能。本实用新型采用大规模可编程数字逻辑器件实现，具有集成化程度高、性能稳定可靠、可移植性好、成本低廉等特点。特别适用于存有飞行器衰落、大风劲吹散射体等情况下的散射通信中提取定时恢复信号。
文档编号H04L25/03GK202261370SQ201120412779
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者全亮 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所