[发明专利]正交相位响应载波恢复的方法和装置

说明书

本申请是美国专利申请号为07/618，744，名称为“用于发送、接收和通信带有数字数据信号的节目数据信号的方法和装置”的部分继续申请，原申请是1990年11月27日以L.Rovira等人的名义提交的，受让给共同的受让人。因此，Rovira等人的申请信息援引在这里，以资参考。

一般来讲，本发明涉及一种正交局部响应通信系统，更为具体地讲，是涉及一种具有增加解调效率的正交部分响应解调器。用于通过传输链路传送数字数据，在现有技术中正交部分响应通信系统是公知的。QPR通信系统一般包含一个QPR调制器，它将数字信息调制为一种能将其通过传输链路传送到QPR解调器的形式，在解调器上该数字信息被恢复。

称之为正交部分响应（QPR）的调制过程是一种多种技术的组合。部分响应涉及到这样的通信方法，在该方法中预定数量的一个符号影响到下一个符号。用于传送二进制数的一种特定的部分响应通信方法是形成三电平的双二进制（相对于零基准的正的和负的电平）。这种方案是可靠的并以低的带宽提供高的比特传输速率。在载波上双二进制信号的调制相位可以与另外的相类似的已调双二进制信号以正交分量（90°相移）相组合。这种正交调制在保持了双二进制的有效带宽的同时，使比特速率加倍。

多种优秀的双二是制方案之一是具有以下关系：

y_k＝x_k+x_k-1

其中y_k是在时间k的一个符号的编码值，它是由在时间k所取的当前符号值x_k加上前面一个符号周期的符号值x_k-1来形成的。如果输入数据流是具有码元（-1、1）的二进制，那么输出数据流是具有码元（2、0、-2）的三进制。因此，如果y_k通过该通信系统被编码符号传送，则：

x_k＝y_k-x_k-1

其中x_k是解码符号值，和y_k-x_k-1的差值是当前的编码减去前次的编码值。

从上面对于二进制的解码算法可以看出，解码器是相关的，即该方法中对所传送的比特值y_k进行解码，要求知道前一个比特x_k-1。虽然这种方法提供了许多好处，但是相关性可能产生从一个比特到下一个比特的传送差错。从一个比特到下一个比特的传送差错的概率是 1/2 ，并且多条复用信道的传送差错的概率涉及一条单独的信道中各比特之间的空间间隔。通过复用甚至于在一起的较小数目的信道中，在任何一个信道中的传送差错的概率可能变得十分小，例如，在六个信道中，其概率变为1/2⁶。但是，当QPR调制发生时，信道去复用I和Q两个相位的情况，而对于偶数信道去除原始复用的许多差错。在一般的六信道QPR通信系统中，一半信道被去复用为一种相位而另一半去复用为QPR信号的另一种相位。这就使传送差错的概率增加为1/2³。因此，提供一种具有复用的QPR通信系统将是极为显著的优点，这种系统在提供QPR调制的各种优越性的同时，还为减小传送差错概率保持最双信道比特间隔的长处。

用于解调QPR调制信息的优选的技术是精确的反馈电路。在精确的反馈解调方案中，一个调幅的部分响应信号输入一个混合器中，并且被与已调数据载波相关的一个载波相乘。而后，该信号被分路为I和Q两个信道，在上述信道中，精确的反馈电路可以用于解调含在其中的数据。许多这种精确反馈解调器过于复杂，并且没有十分昂贵的费用也不能提供精密的解码。人们所需要的是一种用于正交部分响应信号的精密反馈解调器，它是简单而不昂贵的，但是它能够精确的执行QPR信号上的信息的解调和解码。

正交部分响应信号的相关解调载波可以通过多种不同电路来恢复或提取，但是对于产生这种载波的更为理想的方法之一是科斯塔斯环路。这种科斯塔斯（Costas）环路的实现是有问题的，因为它需要利用昂贵的乘法器，该乘法器还要求通过该环进行精密的增益控制。这些要求使电路与假如是以锁相环解调载波恢复QPR信号的载波相比较变得更为复杂了。人们需要一种用于QPR信号精密以馈解调器的载波提取电路，它是简单的和不昂贵的，但是能精密的执行与QPR载波相关的解调载波提取。