專利名稱：Qam接收機(jī)的相位檢測器的制作方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及一種用于QAM接收機(jī)的相位檢測器，在該接收機(jī)中存儲所有出現(xiàn)的QAM信號狀態(tài)，對此在一個(gè)復(fù)數(shù)的信號狀態(tài)中存在的QAM信號狀態(tài)中的每一個(gè)信號狀態(tài)都被一個(gè)判定域包圍，相位誤差檢測器通過域值判定檢測，一個(gè)復(fù)數(shù)的、分解為其同相信號分量和其正交相位信號分量的接收信號狀態(tài)處于那個(gè)QAM信號狀態(tài)的那一個(gè)判定域，并且其依賴于檢測的判定域?qū)邮招盘柕妮d波相位形成一個(gè)相位校正信號。一個(gè)如此的相位檢測器公開于DE 36 19 744 A1中。
按標(biāo)準(zhǔn)使用的、適合于QAM(正交調(diào)幅的)信號的相位誤差檢測器、在DE 36 19 744 A1中也以該相位誤差檢測器為出發(fā)點(diǎn)、除了在＝0的相位誤差的情況下的標(biāo)準(zhǔn)鎖定點(diǎn)外在其相位特性曲線中擁有另外不希望的置零，這在不合適相位的情況下可能導(dǎo)致比如在同步時(shí)延長的同步時(shí)間。在圖4中示范描述了16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM的如此的標(biāo)準(zhǔn)相位誤差檢測器的相位特性曲線，其在＝0的鎖定點(diǎn)之外具有多個(gè)不希望的置零，在DE 36 19 744 A1中描述了一種用于相位誤差檢測器的算法，其相位特性曲線不再具有干擾的置零?？墒窃贒E 36 19 744 A1中描述的方法擁有這樣的特性，其在實(shí)際系統(tǒng)中證明是不利的。靜態(tài)相位特性曲線的斜率在QAM接收機(jī)中對于載頻恢復(fù)的相位調(diào)節(jié)環(huán)是重要的選擇參數(shù)。在已知的方法中靜態(tài)特性曲線的斜率在鎖定點(diǎn)強(qiáng)烈依賴于接收信號的信噪比；在差信噪比的情況下斜率是小的并且在好信噪比的情況下力求無線大。相位特性曲線斜率的這種強(qiáng)大的變化僅僅以高的折衷進(jìn)行好的參數(shù)選擇。此外所有另外按標(biāo)準(zhǔn)使用的、基于判定誤差的標(biāo)記運(yùn)算的相位誤差檢測器擁有這個(gè)特性。
此外由已知的相位誤差檢測器形成的靜態(tài)相位特性曲線僅僅陳述了相位特性曲線的平均特性。在相位調(diào)節(jié)環(huán)鎖定時(shí)、也就是從鎖定相位到跟蹤相位的轉(zhuǎn)變時(shí)、平均特性不再扮演重要角色，相反所有QAM信號狀態(tài)都做出好的貢獻(xiàn)。
本發(fā)明基于這個(gè)任務(wù)，給出開始提到形式的相位誤差檢測器，其如此產(chǎn)生相位校正信號，即其相位特性曲線不具有不希望的置零。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)以權(quán)利要求1的特征如此解決上述任務(wù)，為了計(jì)算相位校正信號給相位誤差檢測器提供多個(gè)算法使用。依賴于此選擇那一個(gè)提供使用的算法計(jì)算相位校正信號，即分解為其同相信號分量和其正交相位信號分量的接收信號狀態(tài)處于復(fù)數(shù)QAM信號狀態(tài)平面的那個(gè)判定域。在權(quán)利要求1中給出五種不同的算法用于計(jì)算相位校正信號。由此不象現(xiàn)技術(shù)狀況一樣對于所有判定域根據(jù)一種相同的算法計(jì)算相位校正信號，而是提供不同的算法使用，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)相位特性曲線，其一方面不再具有不希望的置零，并且另一方面保證所有QAM信號狀態(tài)的同樣貢獻(xiàn)。以經(jīng)驗(yàn)確定對于那個(gè)判定域那種算法是適當(dāng)?shù)乃惴ā?br> 根據(jù)權(quán)利要求1從從屬權(quán)利要求中得出本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)。
圖下面根據(jù)在圖中描述的實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。圖示

圖1QAM接收機(jī)的方框圖，圖2復(fù)數(shù)QAM信號狀態(tài)平面，圖3根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的相位檢測器的多個(gè)相位特性曲線，和圖4標(biāo)準(zhǔn)相位誤差檢測器的多個(gè)相位特性曲線。
實(shí)施例的描述在圖1中描述了一個(gè)QAM接收機(jī)的原理方框圖。該QAM接收機(jī)包括同相信號支路和正交相位信號支路?；祛l器MI處于同相信號之路中，混頻器MQ處于正交相位信號支路中。這二個(gè)混頻器MI和MQ把在二個(gè)信號支路上分配的接收信號ES轉(zhuǎn)換為基頻帶。由一個(gè)點(diǎn)控制的振蕩器VCO為二個(gè)混頻器MI和MQ提供基準(zhǔn)頻率。一個(gè)90°移相器PS把由電壓控制的振蕩器VCO產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率信號供給二個(gè)混頻器中的一個(gè)混頻器，如此二個(gè)混頻器MI和MQ的基準(zhǔn)頻率具有90°的相互相位偏差。表明接收信號狀態(tài)的同相信號分量ZI的、混頻器MI的輸出信號和表明接收信號狀態(tài)的正交相位信號分量ZQ的、混頻器MQ的輸出信號被供給一個(gè)相位誤差檢測器PFD。正如下面還要詳細(xì)描述的，這個(gè)相位誤差檢測器PFD產(chǎn)生一個(gè)相位校正信號S，該信號用作電壓控制的振蕩器VCO的控制信號。
根據(jù)下面的等式應(yīng)當(dāng)明白，相位誤差檢測器從具有同相信號分量ZI和正交相位信號分量ZQ的各個(gè)接收信號狀態(tài)中確定相位校正信號S，其表明接收信號的載頻相位與由電壓控制的振蕩器VCO產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率信號的相位相比的偏差。相位誤差檢測器PFD根據(jù)等式(1)按照廣泛擴(kuò)展的方法計(jì)算相位校正信號S。
S＝FQ ZI-FI ZQ(1)其中FI和FQ是判定誤差，象等式(2)表達(dá)的，該判定誤差是接收信號信號狀態(tài)的同相信號分量ZI和正交信號分量ZQ與這個(gè)QAM信號狀態(tài)的同相信號分量AI和正交信號分量AQ相比的偏差，相位誤差檢測器PFD對于這個(gè)QAM信號狀態(tài)判定，其是發(fā)送器輸出的發(fā)送信號狀態(tài)。
FI＝ZI-AIFQ＝ZQ-AQ (2)在無失真地傳輸發(fā)送信號狀態(tài)時(shí)接收信號狀態(tài)Z＝ZI+jZQ與發(fā)送信號狀態(tài)A＝AI+jAQ相比僅僅旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。這由等式(3)表達(dá)。
Z＝Aej＝(AI+jAQ)(cos+jsin)(3)為了計(jì)算相位校正信號經(jīng)常不使用在等式(1)中給出的函數(shù)，而是使用根據(jù)等式(4)的標(biāo)記種類，其不需要復(fù)雜的乘法。
S＝FQ sign(ZI)-FI sign(ZQ) (4)靜態(tài)相位特性曲線給出所有可能的QAM發(fā)送信號狀態(tài)的平均值，比如在等式(5)中。
S()＝E<FQ sign(ZI)-FI sign(ZQ)> (5)由于等式(2)對于判定誤差的正交分量適用FI＝AI cos-AQ sin-AIFQ＝AQ cos-AI sin-AQ(6)與(6)一起對于根據(jù)(1)的相位校正信號S適用S＝(AQ cos+AI sin-AQ)(AI cos-AQ sin)-(AI cos-AQ sin-AI)(AQ cos+AI sin)(7)就這個(gè)相位校正信號以E<A2>＝1得到根據(jù)等式(8)的靜態(tài)特性曲線。
S()≈-cos sin+sin cos+sin-cossin+sincos+sin＝2sin (8)靜態(tài)特性曲線的這個(gè)計(jì)算當(dāng)然假定等式(2)適用，也就是無錯誤地把接收信號狀態(tài)分配給發(fā)送信號狀態(tài)。對于QAM信號狀況這表明根據(jù)等式(8)的相位特性曲線的有限的并依賴于調(diào)制方法的適用范圍，例如4-QAM的[-45°、+45°]、16-QAM的[-16.5°、+16.5°]等等。
相位特性曲線按照根據(jù)等式(4)的標(biāo)記種類在適用范圍內(nèi)不擁有正弦曲線而是擁有直線。在圖4中描述了16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM接收機(jī)的相位特性曲線，其按照標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)等式(5)計(jì)算相位校正信號。在所有四種調(diào)制方法中存在不希望的置零，也就是說假的鎖定點(diǎn)；在32-QAM中可以最清晰地看出來。在這個(gè)調(diào)制方法中在不希望的相位中也確定了最長的停留時(shí)間。
為了避免在相位特性曲線中不希望的過零點(diǎn)，給相位誤差檢測器提供五種不同的相位校正信號的計(jì)算方法S1＝FQ f(ZI)-FI f(ZQ)S2＝±2FQ f(ZI)S3＝±2FI f(ZQ)(9)S4＝±2ZI ZQS5＝0在S1至S4中的四種計(jì)算方法中對于函數(shù)f(ZI)和f(ZQ)適用f(ZI)＝ZI并且f(ZQ)＝ZQ或f(ZI)＝sign(ZI)并且f(ZQ)＝sign(ZQ)在哪一種情況下相位誤差檢測器使用五種相位校正信號的計(jì)算方法S1至S5中的那一種計(jì)算方法依賴于此，即復(fù)數(shù)的、分解為其同相信號分量ZI和其正交相位信號分量ZQ的接收信號狀態(tài)處于那一個(gè)QAM信號狀態(tài)的那一個(gè)判定域。
在把計(jì)算方法S1至S5分配給各個(gè)判定域時(shí)在靜態(tài)特性曲線上單獨(dú)考慮所有的發(fā)送記號部分。如此例如在16-QAM調(diào)制的情況下正好得出16個(gè)不同的發(fā)送記號A(i)，i＝1…16，并且因此得出16個(gè)部分S(i)，當(dāng)然這些部分平均形成靜態(tài)相位特性曲線SS=116Σi=116S(i).......(10)]]>
為了對于相位特性曲線S得出一個(gè)適當(dāng)?shù)那€，在第一步驟中識別這樣的發(fā)送記號A(i)，其對于＞0的正角有一個(gè)負(fù)的范圍S(i)＜0或?qū)τ谪?fù)角有正的范圍。對此首先對于所有判定域假定方法S1，也就是標(biāo)準(zhǔn)方法。這個(gè)范圍在等式(10)中當(dāng)然導(dǎo)致在相位校正特性曲線S的總特性中不希望的置零。在第二步驟中確定這樣的判定域，其在相應(yīng)的發(fā)送記號A(i)的情況下提供不希望的校正信息，最后在第三步驟中可以檢驗(yàn)，是否方法S2或S3中的一個(gè)方法帶來了所希望的改善。在處理所有發(fā)送標(biāo)記和所有判定域后一般出現(xiàn)相位特性曲線的改善。可是這也是可能的，即改善的還不夠。對于剩余的范圍＞0的S(i)＜0或者＜0的S(i)＞0，當(dāng)然使用方法S4和S5，其中僅僅選擇如此多的判定域，直到在相位特性曲線中的不希望的置零可靠消失。因此如此克制地使用方法S4和S5，因?yàn)槠湓阪i定點(diǎn)引起靜態(tài)相位特性曲線的一個(gè)-即使微不足道的-變形。適當(dāng)計(jì)算機(jī)支持地實(shí)施在此描述的方法，可是其中也憑經(jīng)驗(yàn)作出一點(diǎn)判定。
在圖2中例如描述了一個(gè)16-QAM系統(tǒng)的復(fù)數(shù)信號狀態(tài)平面。在復(fù)數(shù)QAM信號狀態(tài)平面坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)上分布0至4個(gè)同相信號分量的標(biāo)注I，并且在縱坐標(biāo)上分布同樣0至4個(gè)正交相位信號分量的標(biāo)注Q。信號狀態(tài)平面中的十六個(gè)正方形點(diǎn)相當(dāng)于16個(gè)QAM發(fā)送信號狀態(tài)，并且三個(gè)細(xì)的同心圓、正方形點(diǎn)處于這些圓上、是在錯誤的載頻相位同步的情況下接收信號狀態(tài)的軌跡。圍繞信號狀態(tài)(正方形點(diǎn))的正方形稱作判定域。相位誤差檢測器PFD一樣通過域值判定確定，復(fù)數(shù)的、分解為其同相信號分量ZI和其正交信號分量ZQ的接收信號狀態(tài)處于那個(gè)QAM信號狀態(tài)的那個(gè)判定域。通過顏色(黑色、白色)和在圖2中所畫的圓的大小表明由相位誤差檢測器計(jì)算的相位校正信息的方向和強(qiáng)度。黑色圓導(dǎo)致在正的方向(與順時(shí)針方向相反)上的相位校正，白色圓導(dǎo)致在負(fù)的方向(順時(shí)針方向)上的相位校正。大圓相當(dāng)于強(qiáng)校正，小圓相當(dāng)于弱校正。在八個(gè)以0表示的區(qū)域中根本不產(chǎn)生校正信息(相當(dāng)于方法S5)。
在圖2中的粗邊判定域內(nèi)與已知的標(biāo)準(zhǔn)相位誤差檢測相比進(jìn)行一個(gè)修改。對于這個(gè)修改也就是應(yīng)用相位校正信號的根據(jù)等式(9)的不同計(jì)算方法。在16-QAM的下面的表中描述了表明判定域長度的標(biāo)注I和Q。此外對每個(gè)判定域、也就是對每個(gè)組合I/Q、引用從五種計(jì)算方法S1至S5中選擇的計(jì)算方法。例如對于這個(gè)判定域0/3和3/0要求值0，相當(dāng)于方法S5。在域0/4、1/4、4/0和4/1內(nèi)校正信息是恒定的；相當(dāng)于計(jì)算方法S4。在二個(gè)判定域1/3和3/1中相位校正信息僅僅依賴于判定誤差FI或FQ，這在圖2中通過點(diǎn)大小的軸平行定位表明。在此計(jì)算方法S2和S3起作用。
為此從相位校正信號的不同計(jì)算方法S1值S5中的上述選擇帶來了不希望的置零的靜態(tài)特性曲線的改善，如下解釋四個(gè)外面的判定域0/4、1/4、4/0、4/1在相位校正信息中是明確的。因此含義是，對于這種情況選擇最大的通過線性范圍確定的值。當(dāng)然不允許以這種方式處理所有的、其校正信息是明確的判定域，除非在原點(diǎn)附近盡可能少地歪曲靜態(tài)特性曲線(在鎖定點(diǎn)＝0相位特性曲線的有限斜率)。由于這個(gè)原因例如域0/1和1/0保持不變。
范圍0/3和3/0對于確定的相位提供假的校正信息，因?yàn)樵谥虚g圓上存在關(guān)于實(shí)際發(fā)送的信號狀態(tài)的高的不可靠性。這個(gè)判定域的選出是絕對必要的，與此相應(yīng)在圖2中以零表示這個(gè)范圍，計(jì)算方法S5適用這個(gè)范圍。
二個(gè)域1/3和3/1或者相位鎖定旋轉(zhuǎn)的頂點(diǎn)或者相位跟蹤相鄰有噪聲的接收信號狀態(tài)。在第一種情況下這個(gè)判定域提供一個(gè)正確的相位校正信息，在第二種情況下提供一個(gè)無意義的相位校正信息。因此這個(gè)判定域在第一種情況下提供盡可能高的相位校正信息，在二種情況下提供盡可能低的相位校正信息，分別根據(jù)計(jì)算方法S2或S3僅僅利用判定誤差的正交分量。
對于32-QAM、64-QAM和128-QAM系統(tǒng)從下面的表中同樣可以推斷出判定域?qū)Ω鱾€(gè)計(jì)算方法S1至S5的分配。
16-QAM
32-QAM
64-QAM
128-QAM
以不同計(jì)算方法S1至S5對相位校正信號的分配，對于16-QAM、32-QAM、64-QAM和128-QAM系統(tǒng)得出在圖3中描述的相位特性曲線，其有在鎖定點(diǎn)＝0不變的曲線并不再具有不希望的置零。
權(quán)利要求
1.QAM接收機(jī)的相位誤差檢測器，在該接收機(jī)中存儲所有出現(xiàn)的QAM信號狀態(tài)，并且對此在一個(gè)復(fù)數(shù)的信號狀態(tài)中存在的QAM信號狀態(tài)中的每一個(gè)信號狀態(tài)都被一個(gè)判定域包圍，相位誤差檢測器通過域值判定檢測，一個(gè)復(fù)數(shù)的、分解為其同相信號分量(ZI)和其正交相位信號分量(ZQ)的接收信號狀態(tài)處于那個(gè)QAM信號狀態(tài)的那一個(gè)判定域，并且其依賴于檢測的判定域?qū)邮招盘?ES)的載波相位形成一個(gè)相位校正信號(S)，其特征在于，—相位誤差檢測器(PFD)分別按檢測的判定域根據(jù)下面方法之一計(jì)算相位校正信號(S)S1＝FQ f(ZI)-FI f(ZQ)S2＝±2FQ f(ZI)S3＝±2FI f(ZQ)S4＝±2ZI ZQS5＝0其中ZI和ZQ是接收信號狀態(tài)的同相信號分量和正交信號分量，并且FI和FQ是ZI和ZQ與判定的QAM信號狀態(tài)的同相分量和正交相位分量相比的偏差，—相位誤差檢測器(PFD)在判定域和各個(gè)計(jì)算方法(S1至S5)之間進(jìn)行如此的分配，即其靜態(tài)相位特性曲線在鎖定點(diǎn)之外不具有另外的置零，在這個(gè)鎖定點(diǎn)中在接收機(jī)的基準(zhǔn)載頻和接收信號載頻之間的相位偏差為0。
2.按照權(quán)利要求1的相位誤差檢測器，其特征在于，f(ZI)＝ZI和f(ZQ)＝ZQ適用于計(jì)算方法(S1至S3)。
3.按照權(quán)利要求1的相位誤差檢測器，其特征在于，f(ZI)＝sign(ZI)和f(ZQ)＝sign(ZQ)適用于計(jì)算方法S1至S5。
全文摘要
給出一個(gè)相位誤差檢測器,其如此產(chǎn)生相位校正信號,即其相位特性曲線不具有不希望的置零,并且在角范圍內(nèi)在鎖定點(diǎn)周圍擁有一個(gè)有限的斜度。這個(gè)相位誤差檢測器(PFD)按檢測的判定域根據(jù)多個(gè)預(yù)先確定的計(jì)算方法之一計(jì)算相位校正信號(S)。對此相位誤差校正器(PFD)在復(fù)數(shù)QAM信號狀態(tài)平面的判定域和各個(gè)計(jì)算方法之間進(jìn)行如此的分配,即其靜態(tài)相位特性曲線在鎖定點(diǎn)之外不具有另外的置零。
文檔編號H04L27/38GK1370366SQ00811761
公開日2002年9月18日 申請日期2000年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月19日
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