一種相位同步裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種相位同步裝置及方法，該裝置包括：鑒差器，其以接收信號作為輸入，用于去除接收信號的調(diào)制信息；誤差補(bǔ)償器，其包括第一輸入端和第二輸入端，第一輸入端與鑒差器的輸出端相連接；環(huán)路濾波器，其包括第一輸出端和第二輸出端，其輸入端與誤差補(bǔ)償器的輸出端相連接；第一重構(gòu)器，其輸入端與環(huán)路濾波器的第一輸出端相連接，其輸出端與誤差補(bǔ)償器的第二輸入端相連接，用于產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號；以及第二重構(gòu)器，其輸入端與環(huán)路濾波器的第二輸出端相連接，用于根據(jù)環(huán)路濾波器的第二輸出端的信號來產(chǎn)生與接收信號的相位同步的本地載波。
【專利說明】
_種相位同步裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及相位同步技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種相位同步裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在高速數(shù)字通信過程中，由于環(huán)境及其他影響因素導(dǎo)致無法準(zhǔn)確地接收信號。例如:由于在接收端的殘余頻偏或殘余相偏的影響使得信息錯判。因而，需要對載波相位進(jìn)行跟蹤同步。
[0003]現(xiàn)有的一種相位同步裝置被稱作科斯塔斯(Costas)環(huán)，其原理性結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。它的優(yōu)點是可以消除信號在載波調(diào)制中的相位翻轉(zhuǎn)。
[0004]在實際實現(xiàn)科斯塔斯環(huán)時，現(xiàn)有的做法有兩種，一種為環(huán)路內(nèi)置的相位同步裝置，如圖2A所示。另一種是環(huán)路外置的相位同步裝置，如圖2B所示。相對于環(huán)路內(nèi)置的相位同步裝置而言，環(huán)路外置的相位同步裝置能夠允許其中的鑒差器引入延時。
[0005]但是，無論是環(huán)路內(nèi)置的相位同步裝置還是環(huán)路外置的相位同步裝置，在相位同步過程中需要計算角度，這需要較大的計算量，因此要消耗較多的硬件資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種相位同步裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題。
[0007]本發(fā)明的一個實施例提供了一種相位同步裝置，包括:鑒差器，其以接收信號作為輸入，用于去除接收信號的調(diào)制信息；誤差補(bǔ)償器，其包括第一輸入端和第二輸入端，第一輸入端與鑒差器的輸出端相連接;環(huán)路濾波器，其包括第一輸出端和第二輸出端，其輸入端與誤差補(bǔ)償器的輸出端相連接;第一重構(gòu)器，其輸入端與環(huán)路濾波器的第一輸出端相連接，其輸出端與誤差補(bǔ)償器的第二輸入端相連接，用于產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號；以及第二重構(gòu)器，其輸入端與環(huán)路濾波器的第二輸出端相連接，用于根據(jù)環(huán)路濾波器的第二輸出端的信號來產(chǎn)生與接收信號的相位同步的本地載波。
[0008]本發(fā)明的另一個實施例提供了一種相位同步方法，包括:去除接收信號的調(diào)制信息;根據(jù)去除調(diào)制信息以后的接收信號的幅度和環(huán)路鎖定信號的幅度產(chǎn)生誤差信號;通過調(diào)整誤差信號的幅度來產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號和重構(gòu)信號；以及通過對重構(gòu)信號進(jìn)行累乘來產(chǎn)生與接收信號的相位同步的本地載波。
【附圖說明】
[0009]通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。其中在附圖中，參考數(shù)字之后的字母標(biāo)記指示多個相同的部件，當(dāng)泛指這些部件時，將省略其最后的字母標(biāo)記。在附圖中:
[0010]圖1為科斯塔斯環(huán)的原理性結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖2A為現(xiàn)有的環(huán)路內(nèi)置的相位同步裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2B為現(xiàn)有的環(huán)路外置的相位同步裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3所示為本發(fā)明的相位同步裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖4為本發(fā)明的相位同步方法的一個實施例的流程圖。
[0015]在附圖中，使用相同或類似的標(biāo)號來指代相同或類似的元素。
【具體實施方式】
[0016]現(xiàn)在將參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實施方式。應(yīng)當(dāng)理解，附圖中示出和描述的實施方式僅僅是示例性的，意在闡釋本發(fā)明的原理和精神，而并非限制本發(fā)明的范圍。
[0017]本發(fā)明中的相位同步裝置及方法，通過直接對復(fù)信號的幅度矢量進(jìn)行處理來完成相位同步。因此，下述的裝置中的每個模塊的輸入以及方法中的每個步驟的輸入，都是信號的幅度矢量而不是信號的相位。相應(yīng)地，每一模塊內(nèi)的處理過程以及每個步驟中的處理過程，也是針對復(fù)信號的幅度矢量。
[0018]圖3所示為本發(fā)明的相位同步裝置300的一個實施例的結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，相位同步裝置300可以包括:鑒差器301、誤差補(bǔ)償器302、環(huán)路濾波器303、第一重構(gòu)器304和第二重構(gòu)器305。
[0019]鑒差器301以接收信號作為輸入，用于去除接收信號的調(diào)制信息。由于調(diào)制相位是已知信息，因此，可以采用任何的手段在鑒差器中去除調(diào)制信號的相位，比如:利用兩個復(fù)信號相乘加的方法。在本發(fā)明的一個實施例中，鑒差器中還可以包含相位拼接模塊，其可以采用早遲門技術(shù)進(jìn)行相位拼接以克服相位跳周的問題。
[°02°]誤差補(bǔ)償器302可以包括第一輸入端和第二輸入端。第一輸入端可以與鑒差器的301的輸出端相連接。第二輸入端可以與第一重構(gòu)器的304的輸出端相連接。
[0021]在本發(fā)明的一個實施例中，由于誤差補(bǔ)償器302的輸入信息是復(fù)信號的幅度矢量，因此，誤差補(bǔ)償器可以被構(gòu)造為通過計算來自第一輸入端的信號與來自第二輸入端的信號的共軛乘積來得到這兩個信號的相位差。
[0022]環(huán)路濾波器303可以包括第一輸出端3031和第二輸出端，其輸入端可以與誤差補(bǔ)償器302的輸出端相連接。環(huán)路濾波器的第一輸出端輸出的信號可以用于環(huán)路鎖定而第二輸出端輸出的信號可以用于對信號進(jìn)行重構(gòu)。
[0023]由于進(jìn)入環(huán)路濾波器303的輸入信息是復(fù)信號的幅度矢量，因此，在本發(fā)明的一個實施例中，環(huán)路濾波器303可以進(jìn)一步包括幅度值調(diào)整模塊，其被構(gòu)造為通過調(diào)整環(huán)路濾波器303的輸入端信號的虛部值的同時保持其實部值不變來改變其相位。可以通過調(diào)整復(fù)信號的虛部值同時保持實部值不變來改變其相位。比如:如果待同步的相位θ(η)= Af.η+ΔΦ，則在擬合Af時，可以使信號的實部保持不變，而虛部以一定的步長進(jìn)行收斂。而擬合ΔΦ時也可以使實部保持不變，而虛部以一定的步長進(jìn)行收斂。
[0024]由于經(jīng)過幅度值調(diào)整模塊調(diào)整角度后的信號的幅度值也會被改變，因此，為了保持信號的幅度值不出現(xiàn)大的變動，在本發(fā)明的一個實施例中，環(huán)路濾波器303可以進(jìn)一步包括幅度值保持模塊，其被構(gòu)造為根據(jù)幅度值調(diào)整模塊輸出信號的幅度值大小來對其進(jìn)行加權(quán)以抵消幅度值的變動。
[0025]在本發(fā)明的一個實施例中，幅度值保持模塊可以按照如下加權(quán)規(guī)則對其輸入信號進(jìn)行加權(quán):
[0026]當(dāng)|Sc|>^f，y = Sc*0.0625;
[0027]當(dāng)2〈|Sc|〈4時，y = Sc*0.5;
[0028]當(dāng)0〈|5。|〈0.25時，7= 5。*8;
[0029]當(dāng)0.25〈|5。|〈0.5時，7= 5。*2;
[0030]當(dāng)0.5〈|Sc|〈2時，y = Sc。
[0031]其中，Sc表示幅度值調(diào)整模塊的輸出，y表示保持后得到的信號。
[0032]需強(qiáng)調(diào)的是，上述分五級加權(quán)的規(guī)則只是一個示例，也可以分成其他的級數(shù)進(jìn)行加權(quán)，每一級的加權(quán)值也可以調(diào)整改變。
[0033]此外，由于在鑒差器301中已經(jīng)做了去除調(diào)制信息的處理，所以，對于采用MPSK調(diào)制的信號而言，當(dāng)待同步的相位θ(η) = Δ f.η+Δ φ時，入環(huán)的矢量所攜帶的待估參數(shù)為D=M.Δ f.η+Μ.Δ φ。因此，環(huán)路鎖定時需要用D=M.Δ f.η+Μ.Δ φ進(jìn)行鎖定。而信號中的待估參數(shù)為D= Af.η+Δ φ，所以對信號進(jìn)行補(bǔ)償時需用D= Af.η+Δ Φ進(jìn)行補(bǔ)償。
[0034]第一重構(gòu)器304的輸入端可以與環(huán)路濾波器303的第一輸出端相連接，第一重構(gòu)器304的輸出端可以與誤差補(bǔ)償器302的第二輸入端相連接。這樣，經(jīng)第一重構(gòu)器304重構(gòu)出的信號就可以用于產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號。
[0035]第二重構(gòu)器305的輸入端可以與環(huán)路濾波器303的第二輸出端相連接，第二重構(gòu)器305用于根據(jù)環(huán)路濾波器303的第二輸出端的信號來產(chǎn)生與接收信號的相位同步的本地載波。即:第二重構(gòu)器305可以輸出相位同步裝置300的輸出信號。
[0036]由于進(jìn)入第一重構(gòu)器304和第二重構(gòu)器305的信息都是信號的幅度矢量，因此，這兩個重構(gòu)器都可以采用對輸入信號進(jìn)行累乘的方式來重構(gòu)出相應(yīng)的信號。當(dāng)相位同步裝置接收到的信號采用MPSK調(diào)制時，第一重構(gòu)器304的輸入信號與第二重構(gòu)器305的輸入信號之間滿足M:1的關(guān)系，其中M表示MPSK的調(diào)制階數(shù)。
[0037]至此描述了根據(jù)本發(fā)明實施例的相位同步裝置，該相位同步裝置能夠減小相位同步過程中的計算量，減少對硬件資源的消耗。
[0038]本發(fā)明還提供了一種相位同步方法。參考圖4，圖4為本發(fā)明的相位同步方法400的一個實施例的流程圖。在本發(fā)明的一個實施例中，相位同步方法400可以包括如下步驟401至404。
[0039]在步驟401中，去除接收信號的調(diào)制信息。
[0040]由于調(diào)制相位是已知信息，因此，可以采用任何的手段在鑒差器中去除調(diào)制信號的相位，比如:利用兩個復(fù)信號相乘加的方法。在本發(fā)明的一個實施例中，還可以采用早遲門技術(shù)進(jìn)行相位拼接以克服相位跳周的問題。
[0041]在步驟402中，根據(jù)去除調(diào)制信息以后的接收信號的幅度和環(huán)路鎖定信號的幅度產(chǎn)生誤差信號。
[0042]在本發(fā)明的一個實施例中，可以通過計算這兩個信號的共軛乘積來得到誤差信號，誤差信號中包含了這兩個信號的相位差。
[0043]在步驟403中，通過調(diào)整誤差信號的幅度來產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號和重構(gòu)信號。
[0044]在本發(fā)明的一個實施例中，可以通過調(diào)整復(fù)信號的虛部值同時保持實部值不變來改變其相位。比如:如果待同步的相位θ(η)= Δ f.η+Δ φ，則在擬合Af時，可以使信號的實部保持不變，而虛部以一定的步長進(jìn)行收斂。而擬合A Φ時也可以使實部保持不變，而虛部以一定的步長進(jìn)行收斂。
[0045]由于經(jīng)過調(diào)整后的信號的幅度值也會被改變，因此，為了保持信號的幅度值不出現(xiàn)大的變動，在本發(fā)明的一個實施例中，可以根據(jù)幅度值調(diào)整后的信號的幅度值大小來對其進(jìn)行加權(quán)以補(bǔ)償以抵消幅度值的變動。
[0046]在本發(fā)明的一個實施例中，可以按照如下加權(quán)規(guī)則對其輸入信號進(jìn)行加權(quán):
[0047]當(dāng)|Sc|>^f，y = Sc*0.0625;
[0048]當(dāng)2〈|Sc|〈4時，y = Sc*0.5;
[0049]當(dāng)0〈|5。|〈0.25時，7= 5。*8;
[0050]當(dāng)0.25〈|5。|〈0.5時，7= 5。*2;
[0051 ]當(dāng) 0.5〈|Sc|〈2 時，y = Sc。
[0052]其中，Sc表示實部或虛部調(diào)整后的信號，y表示經(jīng)幅度值保持后的信號。
[0053]需強(qiáng)調(diào)的是，上述分五級加權(quán)的規(guī)則只是一個示例，也可以分成其他的級數(shù)進(jìn)行加權(quán)，每一級的加權(quán)值也可以調(diào)整改變。
[0054]此外，由于在步驟401中已經(jīng)做了去除調(diào)制信息的處理，所以，對于采用MPSK調(diào)制的信號而言，當(dāng)待同步的相位θ(η) = Af.η+Δ Φ時，入環(huán)的矢量所攜帶的待估參數(shù)為D =M.Δ f.η+Μ.Δ φ。因此，環(huán)路鎖定時需要用D = M.Δ f.η+Μ.Δ φ進(jìn)行鎖定，而信號中的待估參數(shù)為D= Af.η+Δ φ，所以對信號進(jìn)行補(bǔ)償時需用D= Af.η+Δ Φ進(jìn)行補(bǔ)償。
[0055]在步驟404中，通過對重構(gòu)信號進(jìn)行累乘來產(chǎn)生與接收信號的相位同步的本地載波。
[0056]可以分別對環(huán)路鎖定信號和重構(gòu)信號進(jìn)行累乘，得到用于環(huán)路鎖定信號和與接收信號的相位同步的本地載波。
[0057 ]至此描述了根據(jù)本發(fā)明實施例的相位同步方法，該相位同步方法能夠減小相位同步過程中的計算量，減少對硬件資源的消耗。
【主權(quán)項】
1.一種相位同步裝置，包括: 鑒差器，其以接收信號作為輸入，用于去除接收信號的調(diào)制信息； 誤差補(bǔ)償器，其包括第一輸入端和第二輸入端，所述第一輸入端與所述鑒差器的輸出端相連接； 環(huán)路濾波器，其包括第一輸出端和第二輸出端，其輸入端與所述誤差補(bǔ)償器的輸出端相連接； 第一重構(gòu)器，其輸入端與環(huán)路濾波器的第一輸出端相連接，其輸出端與誤差補(bǔ)償器的第二輸入端相連接，用于產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號；以及 第二重構(gòu)器，其輸入端與環(huán)路濾波器的第二輸出端相連接，用于根據(jù)環(huán)路濾波器的第二輸出端的信號來產(chǎn)生與接收信號的相位同步的本地載波。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位同步裝置，其特征是，所述誤差補(bǔ)償器通過計算來自第一輸入端的信號與來自第二輸入端的信號的共軛乘積來得到相位差。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位同步裝置，其特征是，所述環(huán)路濾波器進(jìn)一步包括: 幅度值調(diào)整模塊，其被構(gòu)造為通過調(diào)整環(huán)路濾波器的輸入端信號的虛部值的同時保持實部值不變來改變其相位。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相位同步裝置，其特征是，所述環(huán)路濾波器進(jìn)一步包括: 幅度值保持模塊，其被構(gòu)造為根據(jù)所述幅度值調(diào)整模塊輸出信號的幅度值大小來對其進(jìn)行加權(quán)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位同步裝置，其特征是，所述第一重構(gòu)器被構(gòu)造為通過對環(huán)路濾波器的第一輸出端的輸出信號進(jìn)行累乘來產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位同步裝置，其特征是，所述第二重構(gòu)器被構(gòu)造為通過對環(huán)路濾波器的第二輸出端的輸出信號進(jìn)行累乘來產(chǎn)生與接收信號的相位同步的本地載波。7.一種相位同步方法，其特征是，包括: 去除接收?目號的調(diào)制?目息； 根據(jù)去除調(diào)制信息以后的接收信號的幅度和環(huán)路鎖定信號的幅度產(chǎn)生誤差信號； 通過調(diào)整誤差信號的幅度來產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號和重構(gòu)信號；以及 通過對重構(gòu)信號進(jìn)行累乘來產(chǎn)生與接收信號的相位同步的本地載波。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征是，所述通過調(diào)整誤差信號的幅度來產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號和重構(gòu)信號的步驟進(jìn)一步包括: 調(diào)整誤差信號的虛部值的同時保持實部值不變來改變其相位以得到相位調(diào)整后的誤差?目號O9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，所述通過調(diào)整誤差信號的幅度來產(chǎn)生環(huán)路鎖定信號和重構(gòu)信號的步驟進(jìn)一步包括: 根據(jù)相位調(diào)整后的誤差信號的幅度值大小來對其進(jìn)行加權(quán)。
【文檔編號】H04L7/033GK105871532SQ201610191636
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】武暢, 孫琳, 余明洲, 周睿, 李豪
【申請人】電子科技大學(xué)