[其他]采用奇偶校验算法的载波跟踪环

说明书

本发明涉及到数字通信载波跟踪环的一种新的基带数字处理算法，以及为实现此算法的电路技术。

载波跟踪环是数字通信相干解调的关键部件。为了对四相相位键控信号进行载波跟踪，已经发展了四次方环、科斯塔斯（Costas）环、逆调制环、判决反馈环和松尾环等载波跟踪环路。这些环路在理想情况下可以完全消除码型噪声的影响。为了提高传输的频谱利用率，需要采用多电平正交幅度键控的传输制式，这种传输制式的载波跟踪基本上都是在松尾环的基础上加定时取样和扣除门电路实现的。但这种环路在原理上就不能完全消除多电平正交幅度键控信号的码型噪声，因而限制了跟踪精度的提高。法国CNET实验室的莱克拉特（A.Lcclert）等人在1983年提出了一种采用数字信号处理技术的通用载波跟踪环，（阿。莱克拉特和波。汪大姆，“用于QASK和PSK信号的通用载波恢复环”IEEE通信汇刊31卷，1983年1月。A.Leclert    &    P.Vandamme，“Universal    Carrier    Recovery    Loop    for    QASK    and    PSK    Signal    sets”，IEEE    Trans。Vol.COM-31，Jan。1983）从原理上可以完全消除这种信号的码型噪声，但所用的数字信号处理技术是建立在基带信号的模拟相减上，电路比较复杂，精度受到影响。

本发明为了简化通用载波跟踪环的算法，提出了一种新的奇偶校验算法，只要用两组判决器和两个奇偶校验器就可以完成全部逻辑运算，并保证了载波跟踪精度。

采用奇偶校验算法的正交调幅载波跟踪环由电调衰减器、相乘器、90°移相器、电调移相器、低通滤波器、判决器、奇偶校验器、模二和电路及压控振荡器组成，如附图1所示。图中输入端的已调信号为：

s（t）＝x（t）cosω_ot+y（t）sinω_ot

其中x（t），y（t）为同相与正交支路的基带信号，对于四电平正交调幅（4QAM）来说，可以取±1，±3中的某个值。ω_o为载波的角频率。图中的判决器组包含七个判决器，其比较电平分别为+3，+2，+1，0，-1，-2，-3。将这七个判决器输出送给七位奇偶校验器，给出误差信号Ea（或Eb），再和交叉支路的零判输出B（或A）进行模二和，就得到代表相位误差极性的控制电压ud。这种算法的原理可以用附图2的矢量图说明。四电平正交调幅信号的矢量端点有16个，如图中黑园点所示，它们在x，y轴上的投影分别为±1，±3。图中的虚线对应同相与正交支路判决器组的比较电平，这些虚线把矢量空间划分成64个网格区间，每个区间的E_A，E_B，A，B值在矢量图的旁边标出。如果参考载波的相位产生一个误差ψ，信号矢量点就从“°”的位置转移到“△”的位置，从图可以看出，在这些位置上，有：

ud＝E_aB-E_bA＜0

如果相位误差为-ψ，同样理由有：

u_d＝E_aB-E_bA＞0

用这个u_d电压去控制压控振荡器（VCO），就可以获得1°～2°的相位跟踪精度。

附图3给出了在高信噪比情况下奇偶校验环的等效鉴相特性。

为了用奇偶校验算法实现载波跟踪，在电路技术上还要实现自动增益控制与自动正交控制，以补偿信号电平和参考载波正交性的一些偏差。本发明在意大利GTE公司CMF40调解器技术的基础上，用奇偶校验算法实现了自动增益控制与自动正交控制。自动增益控制除奇偶校验算法的电路外，还包括模二和电路与电调误差器;自动正交控制除奇偶校验算法的电路外，还包括模二和电路与电调移相器，以上电路的方框图如附图1所示。从图可以看出，自动增益控制算法为：

u_g＝E_aA+E_bB

自动正交控制算法为：

u_Q＝E_aB+E_bA

本发明与已有技术相比的主要优点是用判决器组加奇偶校验器代替莱克拉特通用环的模拟相减运算，电路简单，调试方便，性能稳定，同时，也有利于大规模集成。

本发明可以用于数字通信多电平正交幅度键控的高精度载波跟踪，本发明提出的奇偶校验算法还可以用于自动增益控制和自动正交控制。