[发明专利]数字传输系统中的载波恢复电路

说明书

本发明涉及一种用于恢复具有一相位对称性为2π/M的数字调制波的载波的电路，其中M是各状态的信号构象的对称阶数，该电路包括用于快速自动探测的装置，该探测装置包括一个具有一供给所述载波的输出端和一控制输入端的电压控制振荡器，一误差信号ε（φ）加到该控制输入端，以便变更该振荡器的相位，并将它调整到所述数字调制波的相位，所述数字调制波被引入到第一信道和第二信通，该第一信道通包括下列串联装置：

-一个解调器，它接收所述调制波和所述振荡器的输出信号，该解调器后跟随有一低通滤波器，该滤波器产生滤波后的信号X，

所述第二信道包括下列串联装置：

-一个用于使所述振荡器信号移相90°的移相器，

-一个接收所述调制波和移相器的输出信号的解调器，该解调器后跟随有一个产生滤波后信号Y的低通滤波器。

所述两个信道带有一基本时钟H（恢复后的时钟符号）进入一个相位比较装置，该装置借助一可变速率的采样时钟确定一比较器信号，并使这种信号生效，该采样时钟通过去掉某些边沿而复制出基本时钟H，所述比较器信号被存入、并然后引入一个产生振荡器控制误差信号ε（φ）的放大滤波器，信号构象的各状态的图解表达方式是由函数F（A，Φ）以极座标所定义的，其中A是幅度而Φ是该构象的每个信号点的相位，以及φ是接收到的调制波和相应的构象的信号点之间的相位差。

本发明还涉及使用了一载波恢复电路的各种装置，例如数字发送装置;更准确地说，还涉及其中数字信息在通过一电磁波的调制而发送以后被通过相干解调而恢复的那些装置。这些装置都是在数据传输调制解调器、微波无线链路、用于外差链路的空间或光通信系统中使用的。

为了实现相干解调，所述载波的相位一般是借助包括在载波恢复环路中的一振荡器来恢复的。这个振荡器的电压是由检测该振荡器和该传输载波之间的相位误差的相位比较器的输出信号的滤波后的信号型式控制的。

对于具在大量状态的数字调制系统来说，所述振荡器和载波之间的相位差必须被限制在小的数值。然后利用窄带低通滤波过程把恢复环路的噪声带宽缩小。这一缩小结果使相位噪声很低，从而结果也使探测范围降得很低。为了弥补这一缺点，使用了某些辅助装置以便帮助探测。

在这些辅助装置中，普遍采用了产生一取决于该振荡器和该载波间的频率差的电压的鉴频器，例如于1985年10月25日公开的第2，552，959号法国专利说明书中所描述的那样。这个说明书涉及一用于具有一相位对称性为2π/M的数字调制系统的载波恢复电路，在该电路中，所述相位比较器的输出信号的可变速率的采样过程把该相位比较器变为一个鉴频器。这一特性是通过消除相位比较器输出的零点交叉而获得的，这种输出的零点交叉是当在振荡器和载波之间的相位误差等于π/M+2kπ/M时出现的，其中k和M都是整数。

鉴于两个正交载波的多状态数字幅度调制在上述说明书中所描述的鉴频器具有一些缺点，这是因为其增益是递降的，这由于在该相位比较器的被采样的输出中出现了各零点交叉是被考虑了的，但并不对应于零相位误差。实际上，从一基本时钟H开始，这个鉴频器产生一采样时钟，该采样时钟中这种基本时钟H的某些有效的边沿都已被消除。这种消除出现在当检测到该振荡器和该载波间的相位差等于（π/M）+（2kπ/M）的零点交叉的时候。

但经验表明，在相位和幅度调制中，在相位比较器的输出中往往有其它的零点交叉，从而使载波的正确探测恶化。例如，在16QAM调制情况下，普遍采用的相位比较器的输出当在对于各状态：（3，1）、（-1，3）、（-3，-1）、（1，3）的相位差φ＝arc    tan（1/3）时都具有零点交叉。其它状态显出相似的特性。而且，在更加重要的各调制状态数的情况下，这些不需要的零点交叉的数目将增长，而这将使该鉴频器的工作质量降低。

因此，本发明的目的是通过避免考虑所有这些不需要的零点交叉而消除所造成的质量降低。

此外，如在本文开头所述，本发明特征在于该载波恢复电路包括一相位比较器装置，该比较器装置交替地工作为一个相位检测器和为一个频率检测器，因而它包括用于借助位于所述信号构象的某些状态周围的各选择区域来选择各接收信号点的装置，所述各区域组成各环段，并且它们是由下列交叉线所确定的：

-首先，是对应于一在所述接收到的调制波和所述构象的相应信号点之间的相位差φ的角度区段（-θ，+θ），这样φ的绝对值小于θ，该θ是某一预置边界;每个区段具有一条通过所述信号构象的各对角状态的对称轴线，这些区域都位于所述信号构象的各对角状态周围;对于在一四分之一的平面中的这些区域来说，只有一个具有一给定幅度A的单一状态。