专利名称：从调制的输入信号恢复载波信号的制作方法
技术领域：
本发明涉及当根据M-PSK调制格式进行调制且M具有大于4的一值时从调制的输入信号恢复载波信号。这样的调制在此被称为高阶M-PSK调制。
有两种用于在接收机处理载频同步的基本方法。一种方法是将调制信号与一导频信号进行复用并在接收机抽取该导频信号。该被抽取的导频信号被用于同步在接收机的本机振荡器。另一方法是通过包括一压控振荡器的锁相环在接收机同步一载波信号。该压控振荡器的控制是通过一估算该载波相位的电路而实现的，该估算是自输入调制信号进行的。
第一种方法具有缺陷传输带宽必须包括导频信号的供应。第二种方法未被有效地应用于用于高阶调制格式的接收机。
本发明的目的在于提供一种改进的用于从根据一高阶M-PSK格式被调制的信号恢复一载波信号的方法和装置。
根据本发明，提供有一种用于从一高阶M-PSK调制的输入信号恢复一载波信号的方法，该方法包括有步骤采用一压控振荡器以生成相互90°相差的第一和第二振荡；将调制的输入信号与第一振荡相混合以导出第一信号分量，(I)；将调制的输入信号与第二振荡相混合以导出第二信号分量，(Q)；从第一和第二信号分量，(I)和(Q)，导出一控制信号，表示根据关系式a=M22M-1ΣK=1M(-1)(k-1)/2CMKIM-KQK]]>的压控振荡器和输入信号载波之间的相差，‘a’为该控制信号，‘k’为1和M之间的一奇整数，及CkM代表二项式系数；并通过该控制信号来控制该压控振荡器的频率以恢复该载波相位。
本发明还提供一种用于接收高阶M-PSK调制的输入信号的接收机，该接收机包括一压控振荡器，发生相互90°相差的第一和第二振荡；第一混合器，将调制的输入信号与第一振荡相混合以导出第一信号分量，(I)；第二混合器，将调制的输入信号与第二振荡相混合以导出第二信号分量，(Q)；一估算器，从第一和第二信号分量，(I)和(Q)，导出一控制信号，表示根据关系式a=M22M-1ΣK=1M(-1)(k-1)/2CMKIM-KQK]]>的压控振荡器和输入信号载波之间的相差，‘a’为该控制信号，‘k’为1和M之间的一奇整数，及CkM代表二项式系数；和一控制装置，通过该控制信号来控制该压控振荡器的频率以恢复该载波相位。
现将参照附图，通过示例对本发明进行描述，附图中
图1示出一用于接收QPSK调制信号的接收机中的已知的载波恢复电路；图2示出根据本发明的用于接收8-PSK调制信号的载波恢复电路；图3示出根据本发明的用于接收16-PSK调制信号的载波恢复电路；
图4示出图2和3的载波恢复电路的改型；及图5为示出在QPSK和8PSK调制的情况下一差错控制信号和一接收的调制信号的相位之间的关系的图形。
在图1中，根据QPSK格式调制的数字电视信号被提供给一输入端子10。该端子10被连接至第一混合器11和第二混合器12。第一混合器11被连接以接收来自一电压控制振荡器(压控振荡器)13的振荡且第二混合器12被连接以接收来自压控振荡器13的被移过90°的同一振荡。该90°相移由一相移电路14执行。
如现有技术中众所周知的，该QPSK调制信号具有被称之为(I)分量和(Q)分量的分量。混合器11检测在端子10接收的调制输入信号的(I)分量而混合器12检测该调制输入信号的(Q)分量。由混合器11检测的该(I)分量通过一积分器15被提供进一包括一三次函数电路16和一混合器17的(1)分量信道。由混合器12检测的该(Q)分量通过一积分器18被提供进一包括一三次函数电路19和一混合器20的(Q)分量信道。该(I)分量信道中的三次函数电路16将一三次函数施加给自积分器15接收的(I)分量以生成数I3。该来自三次函数电路16的数I3由混合器17的一输入端接收。混合器17的另一输入端接收来自(Q)信道中的积分器18的(Q)分量。混合器17生成一表示I3Q的输出信号并将该输出提供给一求和电路21的正输入端。
该(Q)分量信道中的三次函数电路19将一三次函数施加给自积分器85接收的(Q)分量以生成数Q3。该来自三次函数电路19的数Q3由混合器20的一输入端接收。混合器20的另一输入端接收来自(I)信道中的积分器15的(I)分量。混合器20生成一表示IQ3的输出信号并将该输出提供给求和电路21的负输入端。
求和电路21将提供给其的两输入求和以生成-表示值‘a’的输出控制信号，a＝IQ(I2-Q2)。该控制信号通过一低通滤波器22被提供给压控振荡器13的一控制输入端。
可看到，当(I2-Q2)＝0时，本机振荡器13的相位可被接受作为在端子10的输入信号的载波的相位。如果(I2-Q2)≠0，本机振荡器13的相位必须被改变。控制信号‘a’具有一符号和表示输入信号载波与来自振荡器13的振荡之间的相差的幅度。该控制信号控制振荡器13来恢复该输入信号的载波。图5在实线图中示出控制差错信号‘a’和相差之间的关系。
图1的电路对一接收的根据QPSK格式被调制的信号执行载波恢复算法。现已揭露出，根据本发明，在图1的电路中施加的恢复算法是在较差的信道条件(低SNR)下可被应用于高阶相移键控调制的一更一般(general)的恢复算法的具体实例。该一般的恢复算法可被表示为以下关系式a=M22M-1ΣK=1M(-1)(k-1)/2CMKIM-KQK----(1)]]>其中a为待被控制的相差，k为1和M之间的一奇整数且CkM表示二项式系数。
对于8-PSK的情况，该关系式可被转换成
(I7Q-7I5Q3+7I3Q5-IQ7)＝a(2)图2示出一在一输入端25接收一8-PSK调制信号的载波恢复电路。该输入端25被连接至第一混合器26和第二混合器27。第一混合器26被连接以接收来自一压控振荡器28的振荡且第二混合器27被连接以接收被相移90°的同一振荡。该相移是通过一相移电路29实现的。
混合器26检测8-PSK调制信号的(I)分量并将该检测的(I)分量提供给一积分器30。积分器30具有一被连接至一混合器31、三次函数电路32、五次函数电路33和七次函数电路34的输出端。混合器27检测8-PSK调制信号的(Q)分量并将该检测的(Q)分量提供给一积分器35。积分器3的输出端被连接至一混合器36、三次函数电路37、五次函数电路38和七次函数电路39。
混合器31接收除了来自积分器30的(I)分量以外的，来自七次函数电路39的输出。该七次函数电路39生成表示Q7的一输出且该混合器31生成一表示IQ7的输出。
混合器36接收除了来自积分器35的(Q)分量以外的，来自七次函数电路34的输出。该七次函数电路34生成表示I7的一输出且该混合器36生成一表示I7Q的输出。
混合器40接收来自三次函数电路32的一输入和来自五次函数电路38的一输入。三次函数电路32生成一表示I3的信号且五次函数电路38生成一表示7Q5的信号。混合器40因此能生成一表示7I3Q5的输出。混合器42接收来自三次函数电路37的一输入和来自五次函数电路33的一输入。三次函数电路37生成一表示Q3的信号且五次函数电路33生成一表示7I5的信号。混合器42因此能生成一表示7I5Q3的输出。
混合器31和40被各自连接以将它们各自的输出信号提供给一求和电路44。求和电路44具有一接收来自混合器31的输出信号的负输入端子46和一接收来自混合器40的输出信号的正输入端子48。求和电路44中执行的求和的结果因此是一表示7I3Q5-IQ7的输出信号。混合器36和42被各自连接以将它们各自的输出信号提供给一求和电路50。求和电路50具有一接收来自混合器36的输出信号的正输入端子52和一接收来自混合器42的输出信号的负输入端子54。求和电路50中执行的求和的结果因此是一表示I7Q-7I5Q3的输出信号。
求和电路44和50被连接以提供它们各自的输出信号给一求和电路56以生成和I7Q-7I5Q3+7I3Q5-IQ7。
由求和电路56生成的和是一表示在输入端子25的输入调制信号的载波相位与由压控振荡器28生成的振荡的相位之间的相差的控制信号‘a’。来自求和电路56的控制信号通过低通滤波器58被提供给压控振荡器28的一控制输入端。该被滤波的控制信号的效果是移位由压控振荡器28生成的振荡的相位以跟踪输入调制信号的载波相位。图5在点虚线图中示出控制信号‘a’和载波相位与压控振荡器相位之间的相差之间的关系。
对于16-PSK调制的情况，公式(1)可被变换为
a1IQ(I14-35I12Q2+273I10Q4-55I8Q6+55I6Q8-273I4Q10+35I2Q12-Q14)＝0图3示出被改型以充当在输入端子25接收16-PSK调制信号的载波恢复电路的图2的电路。输入端子25如前被连接至第一混合器26和第二混合器27。第一混合器26被连接以接收来自压控振荡器28的振荡且第二混合器27被连接以接收被相移90°的同一振荡。该相移是通过相移电路29实现的。
混合器26检测16-PSK调制信号的(I)分量并将该检测的(I)分量提供给积分器30。积分器30具有一被连接至一混合器66和函数电路67、69、71、73、75、77和79的电池的输出端。函数电路67是一生成表示b7·I3的输出的三次函数电路，b7是一值273的系数。函数电路69是一生成表示b6·I5的输出的五次函数电路，b6是一值55的系数。函数电路71是一生成表示b5·I7的输出的七次函数电路，b5是一值35的系数。函数电路73是一生成表示b4·I9的输出的九次函数电路，b4是一值35的系数。函数电路75是一生成表示b3·I11的输出的十一次函数电路，b3是一值55的系数。函数电路77是一生成表示b2·I13的输出的十三次函数电路，b2是一值273的系数。函数电路79是一生成表示b1·I15的输出的十五次函数电路，b1是一值1的系数。
混合器27检测16-PSK调制信号的(Q)分量并将检测的(Q)分量提供给积分器35。积分器35具有一被连接至一混合器83和七个函数电路85、87、89、91、93、95和97的一电池的输出端。由积分器35提供的(Q)信道中的函数电路85至97各自对应于由积分器30提供的(I)信道中的函数电路67至79。函数电路85至97生成各自表示(Q)的三次、五次、七次、九次、十一次、十三次和十五次幂的输出。
与已提及的混合器66和83相关地提供混合器100、102、104、108和110。混合器66、83、100、102、104、106、108和110各从如图3所示的积分器30和35、函数电路67至79及函数电路85至97接收一对输入。
在图3的项部开始，提供给混合器83的两个输入使混合器83生成一表示b1I15Q的输出信号。提供给混合器100的两个输入使混合器100生成一表示b3I11Q5的输出信号。从图3中所画的接线可容易地看出，混合器102、104、66、106、108和110各自生成表示b5I7Q9、b7I3Q13、IQ15、b6I5Q11、b4I9Q7和b2I13Q3的输出信号。
求和电路112从混合器83、100、102和104接收四个输出信号以生成一求和信号，提供给一求和电路114的正输入端。求和电路116从混合器66、106、108和110接收四个输出信号以生成一求和信号，提供给一求和电路114的负输入端。求和电路112、114和116的效果是在求和电路114的输出端生成一代表和值b1I15Q+b3I11Q5+b5I7Q9+b7I3Q13-(IQ15+b6I5Q11+b4I9Q7+b2I13Q3)的控制信号‘a’。
求和电路114的输出可被重写为I15Q-35I13Q3+273I11Q5-55I9Q7+55I7Q9-273I5Q11+35I3Q13-IQ15其中b1至b7具有上面所提及的值。
求和电路114的输出信号‘a’通过低通滤波器58被提供给电压控制振荡器(压控振荡器)28的控制输入端。该控制信号的效果是移位由振荡器28生成的振荡的相位以跟踪输入调制信号的载波相位。
参照图2和3所述的是用于8-PSK和16-PSK调制信号的载波恢复电路的两种实施方案。各实施方案使用函数电路、混合器和求和电路的一组合以导出该控制信号以控制压控振荡器28或63的相位。
各种情况中的控制信号表示对通用公式(1)的解。显然对于本技术领域的熟练技术人员而言，可求出一解以实现用于高阶M-PSK(M大于16)调制格式的载波恢复电路。在各情况下，可以类似于参照图2和3描述的用于8-PSK和16-PSK的实施方案的方式，通过函数电路、混合器和求和电路的组合来实现该解。
对于(I)和(Q)的值的各组合，有一用于控制信号‘a’的对应值或系数。可对8-PSK调制的情况计算一组系数而对16-PSK调制的情况计算另一组系数。实际可对任一高阶M-PSK调制格式使用通用公式(1)计算一组系数。
图2和3的电路可由图4中所示通用电路替代。
在图4中，图2和3的积分器30被连接至模/数转换器120，而积分器35被连接至一模/数转换器122。模/数转换器120和122向包括一内部控制器126和一只读存储器128的数字处理器124提供信号。该控制器被采用以将输入信号的(I)和(Q)分量的各数字值解码成用于只读存储器128的坐标地址值。该只读存储器构成一根据由控制器126解码的坐标地址值存储待被寻址的系数值的查找表。因此对于来自模/数转换器120的各数字值，控制器126生成寻址只读存储器128的第一坐标地址值而对于来自模/数转换器122的各数字值，控制器126生成寻址只读存储器128的第二坐标地址值。
从只读存储器128读取的系数通过数字处理器124被转换成对应的数字值，提供给低通滤波器以控制振荡器128。输入调制信号的载波相位与压控振荡器的相位之间的相差由数字控制器124自所存储的系数导出的控制信号表示。如前，该控制信号被提供以控制振荡器28并恢复载波相位。
权利要求
1.一种自一低信号噪声比的信道中的高阶M-PSK调制输入信号恢复载波相位的方法，该方法包括步骤采用一压控振荡器以生成相互90°相差的第一和第二振荡；将调制的输入信号与第一振荡相混合以导出第一解调的信号，(I)；将调制的输入信号与第二振荡相混合以导出第二解调的信号，(Q)；从第一和第二解调的信号(I)和(Q)，导出一控制信号，表示根据关系式a=M22M-1ΣK=1M(-1)(k-1)/2CMKIM-KQK]]>的压控振荡器和输入信号载波之间的相差，‘a’为该控制信号，‘k’为1和M之间的一奇整数，及CkM代表二项式系数；并通过该控制信号来控制该压控振荡器的频率以恢复该载波相位。
2.根据权利要求1的方法，其中该输入调制信号是一8-PSK调制信号，且表示该输入信号载波和该压控振荡器之间的相差的控制信号根据关系式(I7Q-7I5Q3+7I3Q5-IQ7)＝a被导出。
3.根据权利要求1的方法，其中该输入调制信号是一16-PSK调制信号，且表示该输入信号载波和该压控振荡器之间的相差的控制信号根据关系式a＝I15Q-35I13Q3+273I11Q5-55I9Q7+55I7Q9-273I5Q11+35I3Q13-IQ15被导出。
4.根据以上任一权利要求的方法，其中导出表示输入信号载波和来自压控振荡器的振荡之间的相差的控制信号的步骤包括有步骤将第一和第二解调的信号(I)和(Q)转换成数字地址信号以寻址一系数的查找表并将寻址的系数转换成该控制信号。
5.根据权利要求1、2或3的方法，其中导出表示输入信号载波和来自压控振荡器的振荡之间的相差的控制信号的步骤包括有步骤采用一专用函数电路以导出所述关系式中的因数且然后求和所述因数。
6.一种用于接收高阶M-PSK调制的输入信号的接收机，该接收机包括一压控振荡器，生成相互90°相差的第一和第二振荡；第一混合器，将调制的输入信号与第一振荡相混合以导出第一解调的信号，(I)；第二混合器，将调制的输入信号与第二振荡相混合以导出第二解调的信号，(Q)；一估算器，从第一和第二解调的信号(I)和(Q)，导出一控制信号，表示根据关系式a=M22M-1ΣK=1M(-1)(k-1)/2CMKIM-KQK]]>的压控振荡器的振荡和输入信号载波之间的相差，‘a’为该控制信号，‘k’为1和M之间的一奇整数，及CkM代表二项式系数；和一控制装置，通过该控制信号来控制该压控振荡器的频率以恢复该载波相位。
7.根据权利要求6的接收机，用于接收是8-PSK调制信号的一调制输入信号，其中该估算器被采用以根据关系式(I7Q-7I5Q3+7I3Q5-IQ7)＝a导出所述控制信号。
8.根据权利要求6的接收机，用于接收是16-PSK调制信号的一调制输入信号，其中该估算器被采用以根据关系式a＝I15Q-35I13Q3+273I11Q5-55I9Q7+55I7Q9-273I5Q11+35I3Q13-IQ15导出所述控制信号。
9.根据权利要求6、7或8的接收机，其中该估算器包括存储一查找表系数的存储器、将第一和第二解调的信号(I)和(Q)转换成数字地址信号的模/数转换器及将该查找表中被寻址的系数转换成该控制信号的一转换器。
10.根据权利要求6、7或8的接收机，其中该估算器包括导出所述关系式中的因数的函数电路及对导出的因数进行求和的求和装置。
11.一种从高阶M-PSK调制输入信号恢复载波相位的方法，该方法基本如前参照附图中的图2、3或4所述。
全文摘要
本发明涉及当根据M－PSK调制格式进行调制时从调制的输入信号恢复载波信号。采用一压控振荡器以生成相互90°相差的第一和第二振荡;将调制的输入信号分别与第一和第二振荡相混合以导出第一和第二解调的信号(I)和(Q);从信号(I)和(Q),导出一控制信号,表示根据下式的压控振荡器和输入信号载波之间的相差:并通过该控制信号来控制该压控振荡器的频率以恢复该载波相位。
文档编号H04L27/00GK1231553SQ99100790
公开日1999年10月13日 申请日期1999年3月1日 优先权日1998年2月28日
发明者加列金·马尔卡良 申请人:Nds有限公司