Pcm/fm信号极化合成的通道时延控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无线通信领域的通道时延控制技术,尤其涉及一种用于连续相位 调制PCM/FM信号极化合成的通道时延控制方法。
【背景技术】
[0002]PCM/FM是一种连续相位调制信号,PCM码在调制前先通过预调滤波器,以便在保 留基频信号的基础上滤去高频成分,压缩信号带宽,然后送进调频系统得到PCM/FM信号。 PCM/FM体制的遥测精度高,数据组成格式灵活多变,在接收端信号的解调方式便于硬件实 现,解调出的数据易于处理。因此,PCM/FM体制广泛应用于航天遥测领域。
[0003] 在复杂、恶劣的电磁环境中,在存在快衰落的情况下,为了最大限度的利用接收信 号功率,提高信噪比,常采用分集接收。极化分集因其不同极化方向极化信号衰落相关性小 且结构紧凑的优点,在遥测系统中得到广泛应用。极化分集接收是同时接收不同旋向极化 的信号(如左旋和右旋),然后进行合成输出。理论上,极化合成可以使接收性能提高3dB。
[0004] 常见的极化合成方法有选择式相加、等增益合成、中频最大比合成等,但这些方式 是针对BPSK、QPSK信号的,不适应于连续相位调制信号。张波针对连续相位调制信号提出 了一种基于多符号检测(Multi-SymbolDetection,MSD)技术的极化合成方法,该方法分别 对左右旋通道进行下变频、捕获、跟踪及MSD,然后对两个通道的多符号相关结果进行合成, 完成信号的极化合成处理,合成效果与理论值之间的差距小于〇. 5dB。
[0005] MSD技术接收到一个符号时,并不立即进行判决,而是在多个符号长度内将接收到 的信号波形与本地存储的波形进行相关运算,以此来判决符号。美国在靶场先进遥测计划 中将MSD技术和Turbo乘积码(TPC)技术相结合,增强遥测系统的性能。理论上,采用这两 项技术的遥测系统在误码率为10 7的条件下,相比原系统可以获得近9dB的信道增益。
[0006] 对左右旋信号进行极化合成时,如果两路信号没有保持相位同步,会导致合成性 能恶化,甚至不能工作。采用MSD技术对PCM/FM信号进行解调时,如果时延误差达到符号 的1/8,性能将损失约0. 6dB,如果时延误差达到符号的1/4,性能将损失约3. 3dB。由此可 见,为了保证MSD以及极化合成的性能,必须对两个通道进行精确的时延控制,保证在进行 基于MSD的极化合成之前,完成左右旋信号各自的定时同步以及左右旋信号之间的相位同 步。
[0007] 典型的极化合成通道时延控制方法有三环锁相方法、两通道各自锁相方法、双环 锁相方法等。这些方法至少需要两套锁相环电路,实现复杂度高;并且只考虑了左右旋信号 之间的相位同步,没有考虑左右旋信号各自的定时同步,不能用于基于MSD的极化合成。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是针对现有的极化合成通道时延控制方法存在的问题,提供一种能 够用于基于多符号检测MSD的极化合成,同时完成左右旋信号各自的定时同步和左右旋信 号之间的相位同步,且实现复杂度低的通道时延控制方法。
[0009] 本发明的上述目的可以通过以下措施来达到,一种PCM/FM信号极化合成的通道 时延控制方法,通过下述技术方案予以实现:定时同步环路16利用重采样单元2在改进的 数字控制振荡器NC08输出的使能信号的控制下对右旋信号进行任意比降采样,采样速率 降低为符号速率的整数倍,MSD单元3对降采样后的右旋信号进行判决,判决结果通过开关 2送入反馈信号单元4,反馈信号单元4以判决结果对应的PCM/FM信号的共辄信号作为反 馈信号,超前滞后相关单元5对反馈信号分别与右旋信号经过延时得到的超前、即时和滞 后三路信号进行并行相关,码环鉴别器6利用并行相关结果得到鉴相信息,环路滤波器7对 鉴相信息进行滤波,改进的NC08根据滤波结果改变输出信号频率;左右旋相位同步环路17 利用重采样单元10,在定时同步环路16中的改进的NC08输出的使能信号的控制下,对左旋 信号进行任意比降采样,超前滞后相关单元11对定时同步环路16中的反馈信号与左旋信 号经过延时得到的超前、即时和滞后三路信号进行并行相关,码环鉴别器12利用并行相关 结果得到左右旋信号之间的相位差信息,并通过延迟估计单元13对相位差信息进行估计, 估计结果通过开关1送入延迟控制单元14,延迟控制单元14根据估计结果,通过分数时延 滤波器9和固定延时器1对左右旋信号之间的相位差进行补偿;最后,PCM/FM极化合成单 元15对完成定时同步和相位同步后的左右旋信号进行极化合成,把极化合成解调结果通 过开关2送入反馈信号单元4,利用极化合成带来的增益,提升通道时延控制精度。
[0010] 本发明相比于现有技术具有以下有益效果:
[0011] 本发明仅需要一个定时同步环路和一个左右旋相位同步环路,便可完成双通道时 延控制,工程实现复杂度低;同时完成两个通道的定时同步和左右旋相位同步,满足MSD和 极化合成对通道时延的要求,解决了现有技术只考虑左右旋信号之间的相位同步,没有考 虑左右旋信号各自的定时同步,不能用于基于MSD的极化合成的问题。
[0012] 本发明适应于可变速率的接收信号,针对连续相位特征,利用似然检测获得相位 信息,对于连续相位调制信号的极化合成具有较强的实用性。
[0013] 本发明利用极化合成解调结果得到反馈信号,借助极化合成带来的增益提升通道 时延控制精度,提高信噪比性能。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明用于PCM/FM信号极化合成的通道时延控制方法原理示意图。
[0015] 图2是图1中的重采样单元的原理示意图。
[0016] 图3是图1中的超如滞后相关单兀的原理不意图。
[0017] 图4是图1中的码环鉴别器的原理示意图。
[0018] 图5是图1中的改进的NC0的原理示意图。
[0019] 图中:1固定延时器、2重采样单元、3MSD单元、4反馈信号单元、5超前滞后相关单 元、6码环鉴相器、7环路滤波器、8改进的NC0、9分数时延滤波器、10重采样单元、11超前滞 后相关单元、12码环鉴相器、13延迟估计器、14延迟控制器、15PCM/FM极化合成单元、16定 时同步环路、17左右旋相位同步环路。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
[0021] 参阅图1。用于PCM/FM信号极化合成的通道时延控制,包括定时同步环路16,左 右旋相位同步环路17和PCM/FM极化合成单元15。其中,定时同步环路16利用重采样单 元2在改进的数字控制振荡器NC08输出的使能信号的控制下对右旋信号进行任意比降采 样,采样速率降低为符号速率的整数倍,MSD单元3对降采样后的右旋信号进行判决,判决 结果通过开关2送入反馈信号单元4,反馈信号单元4以判决结果对应的PCM/FM信号的共 辄信号作为反馈信号,超前滞后相关单元5对反馈信号分别与右旋信号经过延时得到的超 前、即时和滞后三路信号进行并行相关,码环鉴别器6利用并行相关结果得到鉴相信息,环 路滤波器7对鉴相信息进行滤波,改进的NC08根据滤波结果改变输出信号频率;左右旋相 位同步环路17利用重采样单元10,在定时同步环路中的改进的NC08输出的使能信号的控 制下,对左旋信号进行任意比降采样,超前滞后相关单元11对定时同步环路中的反馈信号 与左旋信号经过延时得到的超前、即时和滞后三路信号进行并行相关,码环鉴别器12利用 并行相关结果得到左右旋信号之间的相位差信息,并通过延迟估计单元13对相位差信息 进行估计,估计结果通过开关1送入延迟控制单元14 ;延迟控制单元14根据估计结果,通 过分数时延滤波器9和固定延时器1对左右旋信号之间的相位差进行补偿;最后,PCM/FM 极化合成单元15对完成定时同步和相位同步后的左右旋信号进行极化合成,把极化合成 解调结果通过开关2送入反馈信号单元4,利用极化合成带来的增益,提升通道时延控制精 度。
[0022] 根据本发明,用于PCM/FM信号极化合成的通道时延控制方法,具体步骤包括:
[0023] 一 .定时同步环路对右旋信号的相位进行跟踪:
[0024] 1.任意比降采样:以改进的NC0产生的整个采样时钟频率范围内的脉冲信号为使 能信号,采用重采样单元对右旋信号进行任意比降采样,把信号的采样速率降低为符号速 率的整数倍。
[0025] 2. MSD判决反馈:利用MSD单元对降采样后的右旋信号进行判决,反馈信号单元以 判决结果对应的PCM/FM信号的共辄信号作为反馈信号。
[0026] 3.并行相关:超前滞后相关单元对降采样后的右旋信号进行延时处理,得到超 前、即时和滞后三路信号,分别与反馈信号进行符号周期内的并行相关运算,然后对三路相 关运算结果进行一段时间的相干积分。
[0027] 4.误差检测:三路并行相关结果送入码环鉴别器检测似然函数包络,获得右旋信 号的相位误差信息。
[0028] 5.基于延迟锁定环路结构调整信号相位:环路滤波器对相位误差信息进行滤波, 滤波结果与固定累加量相加得到NC0的控制字,对NC0输出信号的频率进行控制;当NC0的 控制字大于系统采样时钟频率的一半时,改进的NC0对NC0输出的脉冲信号取反,否则,直 接以NC0输出信号作为重采样单元的积分清零使能,对右旋信号的相位进行调整,完成定 时同步。
[0029] 二.左右旋相位同步环路对左右旋信号之间的相位差进行检测并补偿,同时完成 左旋信号的定时同步:
[0030] 1.任意比降采