专利名称：一种数字解调接收装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数字解调接收装置，尤其涉及一种在数字解调中进行发射调制系统及信道特征参数预测的装置。
背景技术：
在数字通信中，数字基带信号通过发送端的调制器调制到射频，然后由发射机发送到一定的信道进行传输。在调制发射的过程中，数字信号会受到本地振荡器的频偏、相位噪声、输出幅值误差以及调制误差等的影响；在传输的过程中，由于现实信道的不理想情况，信号也会受到如高斯白噪声、多径反射、信道串扰、不理想放大器的非线性失真等干扰的影响。因此，在接收端进行解调的时候，必须对信号进行载波频率恢复、载波相位恢复、信道均衡、定时恢复、噪声滤除等一系列工作，重新得到数字调制信号解调时所必须的载波信息、定时信息、对信道进行补偿以的信息以及噪声滤波器参数信息等。因此，在数字解调的过程中，最重要的任务之一就是对调制发射系统的特征参数和信道的特征参数进行提取，建立发射系统和传输信道的模型。特征参数的提取包括噪声预测、定时预测、载波频率预测、载波相位预测和信道传输函数的预测等。
但是，在现实设计中，准确的调制发射调制系统特征参数和信道特征参数提取需要恢复未经过信道传输的原始信号，以此作为参考进行发射调制系统及信道的预测。要做到这一点，必然涉及到非常复杂的运算和处理，由此带来了一系列的问题需要强大的实时数字信号处理能力，成本高昂；耗电量大，散热困难；重新产生原始信号涉及到相当复杂的运算，难以做到实时处理；如果不能进行实时处理，则需要很大的存储空间，对于实时数字处理器来说难以做到，如果另加存储器件，又增加了成本。
在以往的许多专利中，也提出了一些有关数字解调的方法。但是，都没能解决以上所提出的问题，不能很好的进行实时数据解调。采用传统的数字调制解调结构，运用简单直接的载波恢复方法。这样，在有噪声和失真的信道传输中，不能准确地进行载波频率恢复、载波相位恢复、均衡器系数以及噪声滤波器系数的产生。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种数字解调接收装置，能够准确地进行发射调制系统特征参数和信道特征参数的预测，同时能减少实时解调模块的运算量。
为此，本实用新型提供了一种数字解调接收装置，包括实时解调模块，调制发射系统及信道特征参数预测模块和同步时钟发生模块，其中所述实时解调模块，接收所述数字调制信号，并对其进行实时的解调，得到解调后的数字信号；所述调制发射系统及信道特征参数预测模块，接收所述数字调制信号，通过离线的计算分析，预测出调制发射系统及信道的特征参数，并送到所述实时解调模块去同步控制解调过程；所述同步时钟发生模块，用于产生恢复时依赖于时间的载波频率、载波相位和定时信息等参数提供的参考时钟。
本实用新型的装置根据调制发射系统及信道各个特征参数相对稳定的特性，把调制发射系统及信道特征参数的预测从实时解调模块分离开来。这样既可以减轻数字处理器件的运算负担，做到真正的实时解调，而且由于数据是离线处理的，可以重复利用采集数据，在初步建立调制发射系统及信道模型的基础上通过循环控制的方式，不停的调整调制发射系统及信道的各项特征参数，拟合实际情况，直到达到最接近实际情况的值，从而能准确解调数字调制的信号。
图1是本实用新型的系统结构图；图2是本实用新型的离线的调制发射系统及信道特征参数预测模块的结构图；
具体实施方式
虽然调制发射系统及信道特征参数的提取相当困难，但大多数调制发射系统的各项参数相对稳定；通信系统传输信道的噪声大部分满足正态分布或其它噪声模型，信道的失真情况也相对固定，信道总是一个各项参数相对稳定的时变或非时变系统。
针对这种情况，本实用新型所设计的系统整体结构如图1所示，本实用新型实施例的数字接收机分成了三个功能模块一是进行实时数字信号处理的实时解调模块1，二是对调制发射系统及信道特征参数进行离线处理的调制发射系统及信道特征参数预测模块2，三是同步时钟发生模块3。图1的结构适用于正交和非正交的调制系统。
如图所示，接收的数字调制信号分别进入实时解调模块1和调制发射系统及信道参数预测模块2。调制发射系统及信道参数预测模块2通过离线的计算分析，得到调制发射系统及信道的模型，恢复出与接收到的数字调制信号同频同相的载波、信道均衡时所使用的滤波器抽头系数以及定时信息等参数。然后，通过同步时钟发生模块3的控制，这些参数信息送到实时解调模块1去同步控制接收信号的解调，最后准确地解调出受到调制发射系统误差和信道失真影响的数字调制信号。
下面将详细描述各个模块的功能及实现。
实时解调模块，这一部分即实时数字调制信号的数字解调部分，其中包括噪声滤波和信道滤波。由于本系统的设计中，将对调制发射系统及信道各特征参数的预测从数字解调模块中分离出去，进行离线处理。因此，大大减轻了该数字解调模块的运算负担，能够很容易地进行实时数字解调。下面，参照图1对该模块中数字信号的处理流程描述如下首先将接收的数字调制信号与其同频同相的载波信号进行混频，得到含有基带数据的信号。其中，载波由离线的调制发射系统及信道特征参数预测模块得到；将混频后的信号通过基带滤波单元11，取出数字解调出的基带信号。其中滤波器的微调和补偿、信道间的噪声滤波参数以及三阶非线性失真的补偿参数由离线的调制发射系统及信道特征参数预测模块2决定；解调出的基带数字信号进入定时判决单元12，在正确的定时位置，按照符号率进行采样，得到传输的原始符号。其中采样的定时信息由离线的调制发射系统及信道特征参数预测模块2确定；均衡滤波单元13，由离线的调制发射系统及信道特征参数预测模块2得到的均衡器实部(或者实部和虚部)的均衡系数，形成所述信道的均衡滤波单元13，对经过解调采样的数字符号进行进一步的信道均衡滤波，补偿信号收到的调制发射系统误差的影响和信道传输中所受到信道失真的影响，以及弥补一些载波恢复中相位的偏差，得到更好的解调效果。
根据不同的调制方式和信道情况，不是所有的解调系统都需要以上所有的功能模块。在本系统的设计中，调制发射系统及信道特征参数预测模块会告知实时解调模块那些是必要的功能，以简化解调过程，节省功耗。例如，在抗反射的调制系统中，信道均衡就是不需要的。
图2即是离线的调制发射系统及信道特征参数预测模块2的结构示意图。现参照图2对该模块的各个子模块描述如下传输数据恢复模块21接收由信道传输过来的数字调制信号，在一定的信道的情况下对接收到的调制信号进行解调，恢复出经过信道失真影响的基带数据。解调过程属于现有技术的内容，通常可包括噪声干扰滤波、载波频率恢复、载波相位恢复、定时恢复、非线性失真校验、自适应均衡、前向纠错、自动增益控制等过程。
数字调制模块22将解调出的数据按照发送端的调制方式重新调制成射频信号，然后送入调制发射系统及信道模型23中；调制发射系统及信道模型23由特征参数预测模块25得到调制发射系统及信道的信道噪声大小、信道反射失真情况、以及对载波的频率和相位偏移量、定时偏移等参数，模拟出一个调制发射系统及信道模型，将重新调制到射频的数字信号通过该调制发射系统及信道；分析比较模块24将通过调制发射系统及信道模型23的调制数据和接收到的通过实际信道的调制数据进行比较和分析，如果信道特征参数预测得非常准确，两路数据统计特性应该相似或非常接近。将分析比较的结果送给特征参数预测模块25；特征参数预测模块25，根据分析比较模块的比较结果，在特征参数预测模块25中自适应地调整调制发射系统及信道模块23的各项参数，如串扰及其它噪声干扰、线性或非线性信道失真、载波频率偏移、载波相位偏移、定时偏移等，以对重新产生的调制信号进行实际调制发射系统及信道的模拟。
以上的所有功能是一个动态的循环控制的过程，不断调整信道的各种特征参数，最终达到参数的准确估计，实现正确解调。
同步时钟发生模块3是产生恢复时依赖于时间的参数提供的参考时钟。这些依赖于时间的参数包括载波频率、载波相位和定时信息等。在准确的时钟控制下，这些信息能够正确地恢复并用于实时解调模块1。在系统中，主要有以下两种情况需要同步控制一种是实时解调模块1和调制发射系统及信道特征参数预测单元2通过同步时钟发生模块3进行同步；另一种是恢复之后的基带信号经调制发射系统及信道模型23的传输，进入分析比较模块24与接收到的通过实际信道的调制信号进行比较时，对于分析比较模块24的这两路输入将会被同步时钟发生模块3所同步。
本实用新型的同步控制是以给信号打时间戳的方式进行的。
可见，本实用新型利用调制发射系统及信道各项参数相对稳定的特点，对调制发射系统及信道特征参数的预测采用离线的处理方式，用一组数据所预测出的特征参数代替信道实时的特征参数，从而将调制发射系统及信道特征参数预测从解调中分离出来，减少解调模块的运算量，实时的处理单元能够根据信道和传输器的情况进行设置，只进行必须的解调功能，可以提高性能，减少不必要的处理和功耗，实现真正的实时解调。虽然上述参数预测采用离线方式，但是是连续处理数据的，并且解调的数据和预测的参数通过一个主时钟来控制，采用给信号打时间戳的方式进行，使载波频率、波相位、定时信息等可以和解调数据相同步。
权利要求1.一种数字解调接收装置，包括实时解调模块，其特征在于，还包括调制发射系统及信道特征参数预测模块和同步时钟发生模块，其中所述实时解调模块，接收所述数字调制信号，并对其进行实时的解调，得到解调后的数字信号；所述调制发射系统及信道特征参数预测模块，接收所述数字调制信号，通过离线的计算分析，预测出调制发射系统及信道的特征参数，并送到所述实时解调模块去同步控制解调过程；所述同步时钟发生模块，用于产生恢复时依赖于时间的载波频率、载波相位和定时信息等参数提供的参考时钟。
2.如权利要求1所述的数字解调接收装置，其特征在于，所述调制发射系统及信道特征参数预测模块包括传输数据恢复模块、数字调制模块、调制发射系统及信道模型、分析比较模块及特征参数预测模块，其中所述传输数据恢复模块用于接收由信道传输过来的所述数字调制信号，在一定的信道的情况下对接收到的调制信号进行解调，恢复出经过信道失真影响的基带数据；所述数字调制模块用于将解调出的基带数据按照发送端的调制方式重新调制成射频信号，然后送入所述调制发射系统及信道模型中；所述调制发射系统及信道模型由所述特征参数预测模块得到的信道噪声、信道反射失真、载波频率偏移、载波相位偏移、定时偏移等参数模拟出该调制发射系统及信道模型，将重新调制到射频的数字信号通过该调制发射系统及信道模型输入；所述分析比较模块用于将所述调制发射系统及信道模型输出的数字调制信号和通过实际信道的所述数字调制信号进行比较和分析，并将结果送给所述特征参数预测模块；所述特征参数预测模块根据所述调制发射系统及信道模型重新产生的调制信号与实际接收到的调制信号的比较结果，在该模块中自适应地调整调制发射系统及信道模块的信道传输、噪声、载波频率相位、定时信息等参数。
3.如权利要求1所述的数字解调接收装置，其特征在于，所述预测出的调制发射系统及信道的特征参数包括载波频率、载波相位、基带滤波器的微调和补偿参数、信道间的噪声滤波参数、三阶非线性失真的补偿参数、采样的定时信息以及信道均衡滤波器的均衡系数的全部或其中的一部分。
4.如权利要求1、2或3所述的对数字调制信号的新型数字解调接收装置，其特征在于，所述调制发射系统及信道特征参数预测模块对接收的数字解调信号进行处理，包括以下步骤(1)将接收的数字调制信号在一定的信道的情况下进行解调，恢复出基带信号；(2)根据所述调制发射系统及信道特征参数预测模块得到的特征参数，模拟建立一个调制发射系统及信道模型；(3)将解调出的基带信号按照发送信号端的调制方式重新调制成射频信号，然后送入调制发射系统及信道模型中；(4)将通过模型调制发射系统及信道的调制信号与接收到的通过实际信道的数字调制信号进行比较分析；(5)根据比较分析的结果，自适应地调整调制发射系统及信道特征参数，再将此特征参数送入调制发射系统及信道模型，对重新产生的调制信号进行实际调制发射系统及信道的模拟。
5.如权利要求1所述的对数字调制信号的新型数字解调接收装置，其特征在于，所述实时数字信号处理解调模块包括噪声干扰滤波模块，用于在传输数字信号时滤除其中的噪声干扰；载波频率恢复模块，用于调频信号的解调，即从输入载波中恢复出反应在频率变化上的调制信号；载波相位恢复模块，用于调相信号的解调，即从输入载波中恢复出反应在相位变化上的调制信号；定时恢复模块，用于确定正确的定时位置；非线性失真校正模块，用于在传输数字信号时非线性失真的校正；自适应均衡模块，用于在传输数字信号时减少码间干扰，即时域均衡；前向纠错模块，用于差错控制，即可纠正错误的编码；及自动增益控制模块，用于控制解调模块的抗噪声性能。
6.如权利要求1、3或5所述的对数字调制信号的新型数字解调接收装置，其特征在于，所述实时数字信号处理解调模块对接收的数字解调信号进行实时数字解调，包括以下步骤(1)将接收的数字调制信号与其同频同相的载波信号进行混频，得到含有基带数据的信号；(2)将混频后的含有基带数据的信号通过基带滤波器，得到解调出的基带信号；(3)将解调出的基带信号在正确的定时位置，按照符号率进行采样，得到传输的原始数字符号；(4)将经过解调采样的传输的原始数字符号通过信道均衡滤波器，得到可输出的数字解调信号。
7.如权利要求1所述的对数字调制信号的新型数字解调接收装置，其特征在于，所述时钟同步模块为产生恢复依赖于时间的参数提供参考时钟，从而来进行同步控制，其同步控制包括将实时数字信号处理解调模块和调制发射系统及信道特征参数预测模块进行时钟同步；及将通过模型调制发射系统及信道的调制信号和接收到的通过实际信道的数字调制信号进行时钟同步。
8.如权利要求7所述的对数字调制信号的新型数字解调接收装置，其特征在于，所述时钟同步模块进行的同步控制是以给信号打时间戳的方式进行的。
9.如权利要求7所述的对数字调制信号的新型数字解调接收装置，其特征在于，所述产生恢复依赖于时间的参数包括载波频率、载波相位和定时信息。
专利摘要一种数字解调接收装置，包括实时解调模块，用于将数字调制信号进行实时的解调；调制发射系统及信道特征参数预测模块，通过离线的计算分析，恢复出与接收到数字调制信号同频同相的载波、信道均衡时所使用的滤波器抽头系数以及定时信息等，送到实时解调模块去同步控制接收信号的解调；以及同步时钟发生模块；本实用新型的装置将调制发射系统及信道特征参数预测从解调中分离出来，能够减少解调模块的运算量，实现实时解调。
文档编号H04L27/14GK2708571SQ03253059
公开日2005年7月6日 申请日期2003年9月28日 优先权日2003年9月28日
发明者耿欣 申请人:耿欣