一种通用600Mbps中速解调器实现方法及调制解调器技术

本发明专利技术公开了一种通用600Mbps中速解调器实现方法及调制解调器，对输入的中频信号通过模数转换器采样后进行数字下变频并采用自动增益控制进行功率动态调整，输出零中频信号；并行匹配滤波器滤除带外杂波，得到并行输出信号

Implementation method and modem of a universal 600mbps medium speed demodulator

【技术实现步骤摘要】
一种通用600Mbps中速解调器实现方法及调制解调器
本专利技术涉及通信领域，具体是一种通用600Mbps中速解调器实现方法及调制解调器。
技术介绍
通用600Mbps中速调制解调器是为了适应中速数传分系统测试联试需求而设计，能够解调中速数传分系统输出、经过变频后的中频调制信号，提供载波测试及信号质量分析、监视功能，以及模拟仿真功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通用600Mbps中速解调器实现方法，包括，对输入的中频信号通过模数转换器采样后进行数字下变频得到零中频信号，对零中频信号采用自动增益控制进行功率动态调整，输出稳定零中频信号；稳定零中频信号通过并行匹配滤波器滤除带外杂波，得到并行输出信号；并行载波同步，鉴相器输出误差信号经过环路滤波器得到数控振荡器频率控制字，根据频率控制字，数控振荡器产生同相和正交两路载波信号，与输入的信号相乘，完成载波同步；并行定时同步，完成载波同步后的信号的同向分量输入到I路并行插值器，正交分量输入到Q路并行插值器，每路插值器根据4路输入和数控振荡器产生的4路小数间隔，得到4路插值数据；并行定时误差检测器根据4路插值数据输出4路定时误差值，将4路定时误差值求和取均值输入到环路滤波器模块；数控振荡器根据环路滤波器的输出计算出4路小数插值间隔和4路输出使能信号；为最佳采样点的有效标识，完成并行定时同步，得到理想采样时刻的数字基带信号；通过均衡器对数字基带信号进行码间干扰消除，消除码间干扰后通过解映射对数字基带信号进行映射，得到0、1比特流，完成信号的解调。进一步的，所述的零中频信号为如下所示：输入信号为：采样频率为：则得到的采样序列为：其中分别为输入信号的I路和Q路信息数据，为输入信号的中心频率,和分别为输入信号的频率偏差和瞬时相位，分别为同相分量和正交分量序列，为剩余瞬时相位偏差；则，令；则：和两个序列即分别为同相分量和正交分量的2倍抽取序列，通过两个延时滤波器和进行矫正，这两个延时滤波器频率响应满足：对和进行滤波，得到和这两个具有相同延时因子的正交信号；和即为零中频信号，采用1:4的串并转换，将零中频信号中同相分量和正交分量由串行数据转换为并行数据。进一步的，所述的对零中频信号通过自动增益控制进行功率动态调整，采用如下方法：设输入中频信号经ADC采样后为序列长为L的采样序列，长度为的序列平方求和：求平均，基带增益做如下调整：分别为自动增益控制的最小功率调整门限和最大功率调整门限；进一步的，所述的并行插值器为立方插值器，是基于前后4个采样点进行内插，为相应的内插基点集合，和之间归一化小数间隔为，则采样点对应的并行插值器系数为：其中，为当前采样点，依次分别为前3个采样点，将并行插值器分解为4路4抽头系数滤波器，分别表示4路4抽头系数，即分别对应并行插值滤波器系数得到输出为：4路输入输入并行插值器，再与系数相乘，相乘结果相加得到对应的4路插值数据输出：。进一步的，所述的定时误差值采用如下公式：根据4路插值数据得到4路定时误差值；每个符号由两个采样点来计算定时误差，每个符号得到一个定时误差值，其中表示第个符号采样点，表示第个符号和第个符号之间的采样点，正常采样时的值小于0，其中间点的值等于0；采样滞后时的值小于0，其中间点的值小于0；采样超前时的值小于0，其中间点的值大于0。进一步的，所述的并行载波同步包括如下过程：设输入参考信号为：为输入参考信号的角频率；为相位；数控振荡器输出信号为：将和相乘得到：通过匹配滤波器之后，滤除高频分量，得到：设，上式可写为：此为鉴相特性函数；设为通过匹配滤波器后的基带信号，表达式为：其中为发送端载波和本地载波由于频差相差产生的相角差值；鉴相器输出的相位误差检测信号为：载波同步过程中，鉴相器输出误差信号经过环路滤波器得到数控振荡器频率控制字，通过频率控制字改变数控振荡器输出信号频率，使相位误差逐渐减小，最后趋近于零，达到载波同步。进一步的，所述的环路滤波器采用二阶环路滤波器，其Z域增益函数为：其中，分别为比例常数和积分常数，通过调整来调整环路滤波器性能；计算公式为：为二阶环路滤波器阻尼系数，为信号频率，为环路增益，为环路带宽。进一步的，所述的均衡器采用线性自适应滤波器方法，是通过调整滤波器的加权系数，使滤波器的输出信号与期望信号之间的均方误差缩小，达到预定范围，包括如下过程:输入信号为，滤波器加权向量为，误差输出为，均衡器的输出信号为，期望输出为，则有:滤波器加权矢量迭代公式为：式中,为自适应滤波器的收敛因子；自适应迭代下一时刻的加权系数矢量由当前时刻的加权系数加上以误差函数为比例因子的输入矢量得到，通过不断的迭代，使滤波器的输出信号与期望信号之间的均方误差不断缩小，直到达到预定误差范围内。进一步的，所述的数控振荡器根据得到的定时误差计算出小数插值间隔和插值使能指示；数控振荡器采用如下公式：其中，为取模函数，的值介于区间；表示第m时刻时数控振荡器中的寄存器值；为数控振荡器控制字，即数控振荡器调整的相位步长，为定时误差信号经过环路滤波器滤波后的输出值；寄存器值每个采样周期都减一次，每当出现一次过零点，则产生一次插值脉冲，即信号，信号与并行插值器输出相与，得到所需的最佳采样点，即最佳采样点；小数间隔计算包括如下过程：1)计算中间变量;2)判断的正负，若，则；3)若，则；当时，产生插值脉冲；根据相似三角形关系可得：则小数间隔：其中的为码元速率。一种通用600Mbps中速调制解调器，包括主控模块、背板模块、基带处理模块、中频电路模块，所述的主控模块与所述的背板模块连接，所述的基带处理模块、中频电路模块分别于所述的背板模块连接；所述的基带处理模块包括发射机基带模块和接收机基带模块，所述的发射机基带模块实现宽带数据调制发射，通过调整发射信号信噪比、多普勒频移等实现信号模拟验证；所述的接收机基带模块用于接收模拟中频信号，并实现信号的实时解调、解帧、解码，最终完成信息的恢复；所述的中频电路模块包括中频发射通道模块、中频接收通道模块和频率综合器，所述的中频发射通道模块用于滤除基带处理模块生成的中频模拟信号谐波和杂波，并进行功率调节；所述的中频接收通道模块用于滤除输入的中频模拟信号谐波和杂波，并实现自动增益控制；所述的频率综合器支持内部参考信号和外部参考信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通用600Mbps中速解调器实现方法，其特征在于，包括，/n对输入的中频信号通过模数转换器采样后进行数字下变频得到零中频信号，对零中频信号采用自动增益控制进行功率动态调整，输出稳定零中频信号；/n稳定零中频信号通过并行匹配滤波器滤除带外杂波，得到并行输出信号

【技术特征摘要】
1.一种通用600Mbps中速解调器实现方法，其特征在于，包括，
对输入的中频信号通过模数转换器采样后进行数字下变频得到零中频信号，对零中频信号采用自动增益控制进行功率动态调整，输出稳定零中频信号；
稳定零中频信号通过并行匹配滤波器滤除带外杂波，得到并行输出信号；
并行载波同步，鉴相器输出误差信号经过环路滤波器得到数控振荡器频率控制字，根据频率控制字，数控振荡器产生同相和正交两路载波信号，与输入的信号相乘，完成载波同步；
并行定时同步，完成载波同步后的信号的同向分量输入到I路并行插值器，正交分量输入到Q路并行插值器，每路插值器根据4路输入和数控振荡器产生的4路小数间隔，得到4路插值数据；并行定时误差检测器根据4路插值数据输出4路定时误差值，将4路定时误差值求和取均值输入到环路滤波器模块；数控振荡器根据环路滤波器的输出计算出4路小数插值间隔和4路输出使能信号；为最佳采样点的有效标识，完成并行定时同步，得到理想采样时刻的数字基带信号；
通过均衡器对数字基带信号进行码间干扰消除，消除码间干扰后通过解映射对数字基带信号进行映射，得到0、1比特流，完成信号的解调。


2.根据权利要求1所述的一种通用600Mbps中速解调器实现方法，其特征在于，所述的零中频信号为如下所示：
输入信号为：
采样频率为：
则得到的采样序列为：



其中




分别为输入信号的I路和Q路信息数据，为输入信号的中心频率,和分别为输入信号的频率偏差和瞬时相位，分别为同相分量和正交分量序列，为剩余瞬时相位偏差；
则，



令；
则：




和两个序列即分别为同相分量和正交分量的2倍抽取序列，通过两个延时滤波器和进行矫正，这两个延时滤波器频率响应满足：



对和进行滤波，得到和这两个具有相同延时因子的正交信号；和即为零中频信号，采用1:4的串并转换，将零中频信号中同相分量和正交分量由串行数据转换为并行数据。


3.根据权利要求1所述的一种通用600Mbps中速解调器实现方法，其特征在于，所述的对零中频信号通过自动增益控制进行功率动态调整，采用如下方法：
设输入中频信号经ADC采样后为序列长为L的采样序列，长度为的序列平方求和：



求平均，基带增益做如下调整：




分别为自动增益控制的最小功率调整门限和最大功率调整门限。


4.根据权利要求1所述的一种通用600Mbps中速解调器实现方法，其特征在于，所述的并行插值器为立方插值器，是基于前后4个采样点进行内插，为相应的内插基点集合，和之间归一化小数间隔为，则采样点对应的并行插值器系数为：



其中，为当前采样点，依次分别为前3个采样点，将并行插值器分解为4路4抽头系数滤波器，分别表示4路4抽头系数，即分别对应并行插值滤波器系数得到输出为：



4路输入输入并行插值器，再与系数相乘，相乘结果相加得到对应的4路插值数据输出：

。


5.根据权利要求1所述的一种通用600Mbps中速解调器实现方法，其特征在于，所述的定时误差值采用如下公式：



根据4路插值数据得到4路定时误差值；每个符号由两个采样点来计算定时误差，每个符号得到一个定时误差值，其中表示第个符号采样点，表示第个符号和第个符号之间的采样点，正常采样时的值小于0，其中间点的值等于0；采样滞后时的值小于0，其中间点的值小于0；采样超前时的值小于0，其中间点的值大于0。


6.根据权利要求1所述的一种通用600Mbps中速解调器实现方法，其特征在于，所述的并行载波同步包括如下过程：

【专利技术属性】
技术研发人员：王维，叶云涛，张吉林，李文军，陈开国，陈世朴，
申请(专利权)人：成都新动力软件有限公司，成都坤恒顺维科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51