一种应用于GFSK接收机的解调电路及构建方法与流程

文档序号:14993415发布日期:2018-07-20 22:59阅读:655来源:国知局

本发明涉及gfsk接收机领域,具体涉及一种应用于gfsk接收机的解调电路及构建方法。



背景技术:

无线数字接收机在通信过程中接收到的信号往往存在符号定时偏差。因此需要通过符号同步电路来恢复出最佳的采样点。全数字接收机会采用固定的采样频率,采样时钟和符号时钟相互独立,通过定时同步电路得到的定时误差来控制内插滤波器,使之输出符号的最佳采样点。

一般来说,同步电路由内插滤波器(interpolator)、定时误差检测器ctimingerrordetector),环路滤波器(lpf)以及数控振荡器(nc0)等四部分构成。

采样信号经过内插后,由定时误差检测器提取时钟误差,再经过环路滤波器滤去高频成分后送数控振荡器产生一个小数值的延迟来控制内插,使得内插的数据都能得到最佳的小数位的时域偏移。该定时环路得到的定时误差在开始时会大幅震荡,随着同步的进行,误差值最终稳定在一个固定值附近。当环路锁定时,环路滤波器的积分支路的输出值会收敛于收发两端符号时钟的误差值。

目前常见的定时误差检测算法有迟早门算法、muller-mueller算法以及gardner算法等。其中迟早门算法工作于3倍符号速率,所以硬件开销大;gardner算法工作于2倍符号速率,而且它在存在载波频偏的情况也能正常,但是结构都比较复杂。



技术实现要素:

为了解决上述不足的缺陷,本发明提供了一种应用于gfsk接收机的解调电路及构建方法,本发明将过采样信号的基带信号经过差分鉴相后得到的相位信号,作为解调和同步环路的输入,相位信号经过内插滤波器后得到一倍符号速率的信号,再把其送入定时误差检测器得到定时误差信息。定时误差通过环路滤波器处理进入内插控制器,内插控制器控制内插滤波器对基带信号进行插值,最终让内插器的采样时钟收敛到符号时钟上,从而完成发送端和接收端的符号同步。当受到载波频偏的影响,相位信号叠加了一个直流分量。所以环路中包含了直流分量的估计电路,利用直流分量的估计值去调整判决门限,以确保判决器能正确地恢复出原始数据,本发明可以同时完成了符号同步、载波频偏补偿和符号判决的功能,具有结构简单、性能良好的特点。

本发明提供了一种应用于gfsk接收机的解调电路,包括内插滤波器,所述内插滤波器用于将相位信号得到一倍符号速率的信号;定时误差检测器,所述定时误差检测器用于根据内插滤波器输入的信号得到定时误差信息;环路滤波器,所述环路滤波器用于处理定时误差信息并输入内插控制器,所述内插控制器控制内插滤波器对基带信号进行插值,最终让内插器的采样时钟收敛到符号时钟上,从而完成发送端和接收端的符号同步。

上述的解调电路,其中,还包括判决器和直流分量的估计电路,所述直流分量的估计电路利用直流分量的估计值去调整判决门限,以确保判决器能正确地恢复出原始数据。

本发明的另一面,还提供了一种应用于gfsk接收机解调电路的构建方法,包括以下步骤:

步骤(1):对相位信号进行内插计算;

步骤(2):对内插计算之后的值,进行定时误差信息检测;

步骤(3):利用环路滤波器对定时误差信息进行滤波;

步骤(4):将环路滤波器的输出送入数控振荡器做累加操作;

步骤(5):当数控振荡器输出溢出时,得到小数时延间隔u,并计算出相应的插值系数,此时内插滤波器对输入信号进行插值,最终让内插器的采样时钟收敛到符号时钟上,从而完成发送端和接收端的符号同步。

上述的构建方法,其中,还包括步骤(6):当受到载波频偏的影响时,相位信号叠加了一个直流分量,通过直流分量估计电路锁定住载波频偏,并收敛于一个稳定值。

上述的构建方法,其中,步骤(6)还包括:通过判决器把直流分量估计电路的输出作为判决器的动态判决门限,对内插滤波器的输出进行硬判决,解调出0/1的比特流,以确保判决器能正确地恢复出原始数据。

上述的构建方法,其中,所述步骤(1)中:插值的计算方法可以选择线性内插或立方插值。

上述的构建方法,其中,所述步骤(2)中,定时误差信息检测的方式为:

ted(n)=x(n)*d(n-1)-x(n-1)*d(n),其中x(n):插值器的第n个输出信号,d(n):判决器的第n个输出信号。

上述的构建方法,其中,所述步骤(3)中,环路滤波器采用比例积分滤波。

上述的构建方法,其中,

所述直流分量估计电路为:err(n)=x(n)-dc(n-1)-d(n),dc(n)=(1-alpha)*dc(n-1)+err(n)*alpha。其中,x(n):插值器的第n个输出信号,d(n):判决器的第n个输出信号,dc(n-1)为n-1时刻估计出来的直流分量值。alpha用于控制直流分量估计电路的带宽。

本发明具有以下优点:1、本发明将过采样信号的基带信号经过差分鉴相后得到的相位信号,作为解调和同步环路的输入,相位信号经过内插滤波器后得到一倍符号速率的信号,再把其送入定时误差检测器得到定时误差信息。定时误差通过环路滤波器处理进入内插控制器,内插控制器控制内插滤波器对基带信号进行插值,最终让内插器的采样时钟收敛到符号时钟上,从而完成发送端和接收端的符号同步。当受到载波频偏的影响,相位信号叠加了一个直流分量。所以环路中包含了直流分量的估计电路,利用直流分量的估计值去调整判决门限,以确保判决器能正确地恢复出原始数据;2、本发明可以同时完成了符号同步、载波频偏补偿和符号判决的功能,具有结构简单、性能良好的特点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图,重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明中一种应用于gfsk接收机的解调电路的原理结构示意图。

图2为本发明中当受到载波频偏的影响时,相位信号叠加了一个直流分量,通过直流分量估计电路锁定住载波频偏,并收敛于一个稳定值的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明,将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构,以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。

参照图1、图2所示,本发明提供了一种应用于gfsk接收机的解调电路,包括内插滤波器,所述内插滤波器用于将相位信号得到一倍符号速率的信号;定时误差检测器,所述定时误差检测器用于根据内插滤波器输入的信号得到定时误差信息;环路滤波器,所述环路滤波器用于处理定时误差信息并输入内插控制器,所述内插控制器控制内插滤波器对基带信号进行插值,最终让内插器的采样时钟收敛到符号时钟上,从而完成发送端和接收端的符号同步,进一步优选,还包括判决器和直流分量的估计电路,所述直流分量的估计电路利用直流分量的估计值去调整判决门限,以确保判决器能正确地恢复出原始数据。本发明的工作原理为:将过采样的基带信号经过差分鉴相后作为符号同步电路路的输入,相位信号经过内插滤波器后得到一倍符号速率的信号,再把其送入定时误差检测器得到定时误差信息。定时误差通过环路滤波器处理进入内插控制器,内插控制器控制内插滤波器对基带信号进行插值,最终让内插器的采样时钟收敛到符号时钟上,从而完成发送端和接收端的符号同步。当受到载波频偏的影响时,相位信号叠加了一个直流分量。所以环路中增加了直流分量的估计电路,利用直流分量的估计值去调整判决门限,以确保判决器能正确地恢复出原始数据。

本发明还提供了一种应用于gfsk接收机解调电路的构建方法,包括以下步骤:

步骤(1):对相位信号进行内插计算,其中插值的计算方法可以选择线性内插或立方插值。

步骤(2):对内插计算之后的值,进行定时误差信息检测,其中定时误差信息检测的方式为:

ted(n)=x(n)*d(n-1)-x(n-1)*d(n),其中x(n):插值器的第n个输出信号,d(n):判决器的第n个输出信号。

步骤(3):利用环路滤波器对定时误差信息进行滤波,其中环路滤波器采用比例积分滤波;

步骤(4):将环路滤波器的输出送入数控振荡器做累加操作。

步骤(5):当数控振荡器输出溢出时,得到小数时延间隔u,并计算出相应的插值系数,此时内插滤波器对输入信号进行插值,最终让内插器的采样时钟收敛到符号时钟上,从而完成发送端和接收端的符号同步。

步骤(6):当受到载波频偏的影响时,相位信号叠加了一个直流分量,通过直流分量估计电路锁定住载波频偏,并收敛于一个稳定值,进一步优选,通过判决器把直流分量估计电路的输出作为判决器的动态判决门限,对内插滤波器的输出进行硬判决,解调出0/1的比特流,以确保判决器能正确地恢复出原始数据。

在本发明中,直流分量估计电路为:err(n)=x(n)-dc(n-1)-d(n),dc(n)=(1-alpha)*dc(n-1)+err(n)*alpha。其中,x(n):插值器的第n个输出信号,d(n):判决器的第n个输出信号,dc(n-1)为n-1时刻估计出来的直流分量值,alpha用于控制直流分量估计电路的带宽。参照图2所示,当受到载波频偏的影响时,相位信号叠加了一个直流分量,通过直流分量估计电路锁定住载波频偏,并收敛于一个稳定值。

本发明相对于现有的方案中,在同时完成了符号同步、载波频偏补偿和符号判决功能的情况下,具有结构简单、性能良好的特点,并通过直流分量的估计值去调整判决门限,以确保判决器能正确地恢复出原始数据。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施;任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例,这并不影响本发明的实质内容。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

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