專利名稱：具有綜合時鐘相位檢測器的接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有用于估算理想取樣時刻與接收信號取樣時刻之間的時鐘相位偏移的綜合時鐘相位檢測器的接收機，其中接收信號是從具有傳輸濾波器的發(fā)射機經(jīng)由一個傳輸信道發(fā)送到接收機的。


圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的接收機。該接收機包含一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，用于將模擬接收信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字接收信號，該信號被饋送到一個混頻器。連接混頻器下游的是一個數(shù)字再取樣濾波器，它輸出一個數(shù)字輸出信號，其符號率是一個高于數(shù)字接收信號符號率的因數(shù)r。再取樣濾波器的輸出信號被饋送到接收機的匹配濾波器，它輸出一個經(jīng)濾波的輸出信號，用于進一步的數(shù)據(jù)處理，其中該信號的數(shù)據(jù)符號率被分樣。此外，再取樣濾波器的輸出信號被饋送到一個頻率匹配濾波器，該濾波器與匹配濾波器相關(guān)聯(lián)，并向載波頻率檢測器TFD輸出一個經(jīng)濾波的輸出信號。經(jīng)匹配濾波器MF濾波的輸出信號被轉(zhuǎn)發(fā)到一個時鐘相位檢測器TPD，它被用于數(shù)字接收信號的時鐘相位檢測。在所有情況下，時鐘相位檢測器TPD和載波頻率檢測器TFD都在輸出端被連接到數(shù)字環(huán)路濾波器和提供控制信號的NCO上。時鐘相位檢測器TPD向相關(guān)的數(shù)字環(huán)路濾波器輸出一個時鐘相位偏移信號TP，連接在下游的NCO提供一個數(shù)字控制值來激勵再取樣濾波器。再取樣濾波器對接收信號進行鍵控，同時帶寬限制被實施。在這種情況下，NCO輸出的控制信號以一種依賴于經(jīng)過濾的時鐘相位偏移信號的方式來設(shè)置取樣時間。
現(xiàn)有技術(shù)中的時鐘相位檢測器TPD被稱作加德納時鐘相位檢測器，它是以其開發(fā)者F.M.Gardner來命名的。在根據(jù)圖1所描述的現(xiàn)有技術(shù)的接收機的情況下，數(shù)字時鐘和載頻的恢復(fù)，其實現(xiàn)不依賴于處理中的判定。這稱做NDA(無輔助判決)定時參數(shù)估計。在這種情況下，取樣信號值用于時鐘和載波信號恢復(fù)，它們在匹配濾波器或均衡器的下游被選取，用于時鐘和載波恢復(fù)。舉個例子，這種接收機在1998年HenrichMeyr在紐約的Wiley發(fā)表的“Digital Communication Receiver”中被描述。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，包含時鐘相位檢測器TPD的接收機，其缺點是傳統(tǒng)的加德納NDA時鐘相位檢測器具有相當(dāng)大的固有噪聲。時鐘相位檢測器TPD的輸出信號具有很高的方差。
圖2顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，具有如在圖1中被說明的接收機所包含的加德納結(jié)構(gòu)的時鐘相位檢測器。該時鐘相位檢測器TPD從匹配濾波器MF接收一個經(jīng)過濾的數(shù)字輸入信號，該信號被饋送到一個延遲電路和一個微分器。微分器對接收到的數(shù)字輸入信號在時間上進行微分，并將微分信號與匹配濾波器MF的時延輸出信號相乘。
圖3顯示了匹配濾波器輸出的輸出信號相對于時鐘相位偏移的信號振幅。在時鐘相位偏移為零處，匹配濾波器輸出信號的一階導(dǎo)數(shù)或是時鐘相位檢測器的輸出信號是不確定的，可以大于或者小于零。換句話說，在圍繞理想值波動的時鐘相位偏移處，傳統(tǒng)的時鐘相位檢測器輸出一個具有很高方差的輸出信號。因此傳統(tǒng)的時鐘相位檢測器，其輸出信號具有相當(dāng)大的固有噪聲。為了抑制這種固有噪聲，有必要提供一個連接在其下游的數(shù)字回路濾波器，它在電路方面是非常復(fù)雜的。然而，由于這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的回路濾波器，接收機將變得暫時反應(yīng)緩慢并且無法跟上數(shù)字輸入信號的變化。相反，如果數(shù)字回路濾波器使用的電路復(fù)雜度比較低，那么根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的時鐘相位檢測器，其固有噪聲將會導(dǎo)致相對不精確的控制信號用于再取樣，這樣會增加誤碼。
這個目的是根據(jù)本發(fā)明，借助于具有權(quán)利要求1所規(guī)定特性的接收機和具有權(quán)利要求14所規(guī)定特性的接收機來實現(xiàn)的。
本發(fā)明提供了一種接收機，它具有一個綜合時鐘相位檢測器，用于檢測理想取樣時刻和接收信號取樣時刻之間的時鐘相位偏移，其中接收信號是從具有傳輸濾波器的發(fā)射機經(jīng)由傳輸網(wǎng)絡(luò)而被發(fā)送到接收機的，具有至少一個匹配濾波器MF以及具有至少一個頻率匹配濾波器FMF，為了使接收信號的信/噪功率比SNR最大，傳輸濾波器、傳輸信道以及匹配濾波器，其脈沖響應(yīng)的第一卷積乘積幅度在理想取樣時刻是最大的，在頻域中，頻率匹配濾波器的傳輸函數(shù)等于匹配濾波器MF的傳輸函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)，在這種情況下，至少提供一個乘法器，它將匹配濾波器的輸出信號與頻率匹配濾波器的輸出信號相乘，形成一個時鐘相位偏移檢測信號TD。
在根據(jù)本發(fā)明的接收機的優(yōu)選實施例中，傳輸濾波器、傳輸信道以及頻率匹配濾波器FMF，其脈沖響應(yīng)的第二卷積乘積幅度在理想取樣時刻是最小的。
優(yōu)選的，匹配濾波器MF的輸出數(shù)據(jù)符號率與接收信號的數(shù)據(jù)符號率相等，或是比它大兩倍。
優(yōu)選的，時鐘相位偏移檢測信號從乘法器輸出到數(shù)字回路濾波器。
優(yōu)選的，一個NCO被連接到數(shù)據(jù)回路濾波器的下游。
優(yōu)選的，NCO激勵一個數(shù)字再取樣濾波器。
接收機最好是一個PAM或QAM接收機。
優(yōu)選的，匹配濾波器MF是一個根余弦滾降濾波器。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，它將經(jīng)由傳輸信道接收的模擬接收信號轉(zhuǎn)換成一個具有特定數(shù)據(jù)符號率的數(shù)字接收信號。
優(yōu)選的，再取樣濾波器接收數(shù)字接收信號并向連接到下游的匹配濾波器MF輸出一個數(shù)字輸出信號，再取樣濾波器輸出的輸出信號，其數(shù)據(jù)符號率是一個比數(shù)據(jù)接收信號的數(shù)據(jù)符號率更高的預(yù)定因數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明接收機的特別優(yōu)選的實施例中，接收機是一個QAM接收機，該QAM接收機具有一個第一匹配濾波器，用于接收信號中的同相信號成分，一個相關(guān)的第一頻率匹配濾波器FMF，一個第二匹配濾波器MF，用于數(shù)字接收信號中的正交相位信號成分，一個相關(guān)的頻率匹配濾波器FMF，一個第一乘法器，它將第一匹配濾波器的輸出信號與相關(guān)的頻率匹配濾波器的輸出信號相乘，形成一個第一時鐘相位乘積信號，一個第二乘法器，它將第二匹配濾波器的輸出信號與相關(guān)的頻率匹配濾波器的輸出信號相乘，形成一個第二時鐘相位乘積信號，以及一個加法器，它將乘法器輸出的兩個時鐘相位乘積信號相加，產(chǎn)生一個時鐘相位偏移檢測信號。
接收機最好包含一個信號均衡電路，該電路被連接到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或匹配濾波器的下游。
在特別優(yōu)選的實施例中，接收機另外還具有一個載波相位檢測器。
此外，本發(fā)明還提供一個接收機，它具有一個綜合時鐘相位檢測器，用于檢測理想取樣時刻和接收信號取樣時刻之間的時鐘相位偏移，其中接收信號是從具有傳輸濾波器的發(fā)射機經(jīng)由傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到接收機的，以及為了使接收信號的信/噪功率比SNR最大，傳輸濾波器、傳輸信道以及匹配濾波器，其第一卷積乘積的幅度在理想取樣時間最大，在這種情況下，匹配濾波器MF的下游連接有一個時鐘相位濾波器TPF，它與一個延遲電路并行連接，其輸出信號被一個乘法器相乘，產(chǎn)生一個時鐘相位偏移檢測信號TP。
在這種情況下，時鐘相位濾波器TPF最好包括兩個串聯(lián)的頻率匹配濾波器FMF和一個希爾波特濾波器HF。
該延遲電路和時鐘相位濾波器TPF最好具有相同的組延遲時間。
優(yōu)選的，延遲電路和時鐘相位濾波器TPF具有相同的抽取比例。
匹配濾波器MF的輸出信號，其數(shù)據(jù)符號率是一個比數(shù)字接收信號的數(shù)據(jù)符號率更高的預(yù)定因數(shù)r。
優(yōu)選的，時鐘相位偏移檢測信號TP被從乘法器輸出到一個數(shù)字回路濾波器。
在這種情況下，優(yōu)選的，一個NCO被連接到回路濾波器的下游。
優(yōu)選的，該NCO對數(shù)字再取樣濾波器進行控制。
優(yōu)選的，匹配濾波器具有一個根余弦滾降濾波器。
為了對本發(fā)明的本質(zhì)特征進行說明，以下參考附圖對具有綜合時鐘外觀檢測器的本發(fā)明的接收機的優(yōu)選實施例進行描述。在附圖中圖1顯示了一個根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接收機；圖2顯示了一個根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的時鐘相位檢測器；
圖3顯示了用于說明本發(fā)明基于的問題區(qū)域的眼圖；圖4顯示了具有綜合時鐘相位檢測器的本發(fā)明的接收機第一實施例；圖5顯示了具有綜合時鐘相位檢測器的本發(fā)明的接收機第二實施例；圖6顯示了具有綜合時鐘相位檢測器和一個載頻回路的本發(fā)明的接收機第三實施例；圖7顯示了具有綜合時鐘相位檢測器的本發(fā)明的接收機第四實施例；圖8顯示了在圖7中被說明的實施例所包含的時鐘濾波器的方框圖；圖9顯示了具有綜合時鐘相位檢測器的本發(fā)明的接收機第五實施例；圖10顯示了具有綜合時鐘相位檢測器和載頻回路的本發(fā)明的接收機第六實施例；圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的接收機第七實施例；圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的接收機的第八實施例；圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明的接收機的第九實施例。
圖4顯示了具有用于檢測時鐘相位偏移的綜合時鐘相位檢測器的本發(fā)明的接收機的第一實施例。在圖4所說明的第一實施例的情況下，接收機1是一個RAM接收機，它經(jīng)由傳輸信道3接收來從發(fā)射機2接收一個模擬接收信號，這個信號被一個綜合模/數(shù)轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字接收信號。具有數(shù)據(jù)符號速率fADC的數(shù)字接收信號經(jīng)由一條內(nèi)部線路輸出到一個再取樣濾波器6。再取樣濾波器6執(zhí)行鍵控并經(jīng)由線路7向連接到其下游的匹配濾波器8輸出一個數(shù)字輸出信號。再取樣濾波器6的輸出數(shù)字輸出信號是一個比模/數(shù)轉(zhuǎn)換器4輸出的數(shù)字輸出信號的數(shù)據(jù)符號率更高的預(yù)定因數(shù)r。匹配濾波器8與傳輸信道3和發(fā)射機2相匹配，如果恰當(dāng)，還匹配到均衡電路上。在這種情況下，為了使接收信號的信/噪功率比SNR最大，發(fā)射機2所包含的發(fā)射濾波器、傳輸信道3、以及如果恰當(dāng)，均衡器還有匹配濾波器8，其脈沖響應(yīng)的卷積乘積幅度在理想的取樣時間上最大。接收機1還包括一個并行連接到匹配濾波器8的頻率匹配濾波器9。頻率匹配濾波器9的傳輸函數(shù)與匹配濾波器8的傳輸函數(shù)相匹配，在頻域上，頻率匹配濾波器9的傳輸函數(shù)FMF(f)等于匹配濾波器8的傳輸函數(shù)MF(f)的一階導(dǎo)數(shù)。匹配濾波器8經(jīng)由線路10輸出一個經(jīng)過濾波的數(shù)字輸出信號，用于在接收機1中進一步的數(shù)據(jù)處理，匹配濾波器8的數(shù)據(jù)符號率等于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器4所輸出的數(shù)字輸出信號的數(shù)據(jù)符號率。在所有實施例中，頻率匹配濾波器9都具有分樣結(jié)構(gòu)，這是因為下游的乘法是在數(shù)據(jù)符號圖案中產(chǎn)生的。
接收機1還包括一個乘法器11，它將匹配濾波器8的數(shù)字輸出信號與頻率匹配濾波器9的輸出信號相乘，以構(gòu)成一個時鐘相位檢測信號TP，其中如果恰當(dāng)，匹配濾波器8的輸出信號被抽選濾波器頻率分樣到數(shù)據(jù)符號率。時鐘相位偏移檢測信號TP從乘法器11經(jīng)由線路12輸出到連接在乘法器下游的數(shù)字回路濾波器13。連接在數(shù)字回路濾波器13下游的是一個NC014(NCO數(shù)控振蕩器)，它經(jīng)由控制線路15向再取樣濾波器6輸出一個數(shù)控信號。再取樣濾波器6以依賴于經(jīng)過濾波的時鐘相位偏移檢測信號TP的方式來設(shè)置。在根據(jù)本發(fā)明的接收機1中，時鐘相位檢測是以匹配濾波器8和頻率匹配濾波器9的數(shù)字輸出信號為基礎(chǔ)而被實現(xiàn)的。這兩個濾波器8、9的輸出信號，其數(shù)據(jù)符號率高于數(shù)字輸出信號的數(shù)據(jù)符號率，這是因為根據(jù)本發(fā)明所做的檢測是一個NDA(無輔助判決)檢測。兩個濾波器8、9都是分樣的，也就是說，其輸出信號的數(shù)據(jù)符號率要小于所接收數(shù)字信號的數(shù)據(jù)符號率。兩個濾波器8、9最好具有相同的組延遲時間。
如果對圖4中描述的根據(jù)本發(fā)明的接收機與根據(jù)圖1所描述現(xiàn)有技術(shù)的接收機進行比較，可以看出用于載頻檢測的頻率匹配濾波器9，現(xiàn)在被附加用于時鐘相位檢測。根據(jù)本發(fā)明的接收機與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)接收機的相比較，其電路費用相當(dāng)?shù)?，因為只需要一個附加的乘法器11和常規(guī)的時鐘相位檢測器——在圖2中被說明——它具有一個延遲電路，并且不再需要微分電路。如果在根據(jù)本發(fā)明的接收機1中精確調(diào)整時鐘相位和載頻，那么理論上數(shù)字時鐘相位偏移檢測信號TP包括一個零的序列，也就是說，時鐘相位偏移檢測信號沒有任何固有噪聲。
匹配濾波器8的傳輸函數(shù)以及由此的頻率匹配濾波器9的傳輸函數(shù)與發(fā)射機2、信道3的傳輸濾波器并且如果合適，均衡器的傳輸濾波器相匹配。在這種情況下，為了使數(shù)字接收信號的信/噪功率比SNR最大，發(fā)射機2中的發(fā)射濾波器、傳輸信道3、信道均衡器以及匹配濾波器8，其脈沖響應(yīng)的卷積乘積的幅度在理想的取樣時間上最大。匹配濾波器8的濾波系數(shù)以滿足這個條件的一種方式來設(shè)置。發(fā)射濾波器、傳輸信道、均衡器以及頻率匹配濾波器9，其脈沖響應(yīng)進一步卷積的乘積幅度在理想的取樣時間上最小。匹配濾波器8的輸出數(shù)據(jù)符號率和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器4輸出的數(shù)字接收信號的數(shù)據(jù)符號率是相同的。
匹配濾波器8最好被構(gòu)造成一個根余弦滾降濾波器。匹配濾波器8和頻率匹配濾波器9的濾波系數(shù)以這樣一種方式來設(shè)置，乘法器11的輸出信號在數(shù)據(jù)符號圖案中產(chǎn)生數(shù)字值零。由此實現(xiàn)的是，不會出現(xiàn)固有噪聲或圖象噪聲。兩個濾波器8、9的組延遲時間最好相等，這樣相互匹配的取樣值被乘法器11乘到一起。在頻域中，頻率匹配濾波器9的傳輸函數(shù)等于匹配濾波器8的傳輸函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)。由于頻率匹配濾波器9的濾波系數(shù)依賴于匹配濾波器8的濾波系數(shù)，因此匹配濾波器8也可以被構(gòu)造成一個自適應(yīng)濾波器。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的，具有檢測時鐘相位偏移的綜合時鐘相位檢測器的接收機的第二實施例。在圖5所描述的實施例中，接收機1是一個QAM接收機，它具有一個常規(guī)的載波相位檢測器16和一個根據(jù)本發(fā)明的時鐘相位檢測器。接收機1具有一個用于同相信號成分的再取樣濾波器6a，和一個用于QAM信號中的正交信號成分的再取樣濾波器6b。這兩個再取樣濾波器6a、6b由一個控制信號來設(shè)置，該信號依賴于時鐘相位檢測信號TP。如在圖5中所說明的那樣，QAM接收機1包含一個用于同相信號成分的匹配濾波器8a和一個用于所接收的數(shù)字QAM信號中的正交相位信號成分匹配濾波器8b。這兩個匹配濾波器8a、8b并行的分別連接到相關(guān)的頻率匹配濾波器9a、9b，在所有情況下，頻率匹配濾波器9a、9b的傳輸函數(shù)在頻域中都對應(yīng)于相關(guān)的匹配濾波器8a、8b的傳輸函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)。乘法器11將匹配濾波器8a的輸出信號與頻率匹配濾波器9的輸出信號相乘，并將結(jié)果輸出到一個加法器17。匹配濾波器匹配濾波器8b的輸出信號與相關(guān)的頻率匹配濾波器9b的輸出信號也在乘法器11b相乘。這兩個乘法器11a、11b的輸出信號被饋送到乘法器17，由它完成對乘法器11a、11b所輸出的時鐘相位乘積信號的平均，以便于產(chǎn)生一個數(shù)字時鐘相位偏移信號TP。如已經(jīng)結(jié)合圖4中第一實施例所描述的那樣，數(shù)字時鐘相位偏移信號TP經(jīng)由線路12輸出到一個數(shù)字回路濾波器13。
載波相位檢測器16是按照傳統(tǒng)方式構(gòu)造的，它產(chǎn)生一個載波相位檢測信號TF，該信號經(jīng)由線路18輸出到另外一個數(shù)據(jù)回路濾波器19。在輸出端，與數(shù)字回路濾波器19的下游相連的是一個NCO電路20，它經(jīng)由控制線21向混頻器22輸出一個控制信號。該混頻器22將接收信號混頻到主頻帶中。兩個再取樣濾波器6a、6b與混頻器22的下游相連。
圖6顯示了具有綜合時鐘相位檢測器的本發(fā)明的接收機1的第三實施例。
在圖6中所說明的實施例中，載頻檢測信號TF是通過乘法器11c、11d以及另外一個加法器17b，從經(jīng)匹配濾波器8和頻率匹配濾波器9濾波的輸出信號中形成的。在這種情況下，乘法器11d將被匹配濾波器8a濾波的同相信號成分與被頻率匹配濾波器9b濾波的正交信號成分相乘。同樣，乘法器11d將被匹配濾波器8b濾波的正交相位信號成分與被頻率匹配濾波器9a濾波的同相信號成分相乘。這兩個乘法器11c、11d的輸出信號被加法器17b所平均，并作為載頻檢測信號TF，經(jīng)由線路18輸出到數(shù)字回路濾波器19。
更進一步，接收機1包含一個時鐘相位回路23，它被連接到兩個匹配濾波器8a、8b的下游。時鐘相位檢測信號TP以與圖5中被說明的第二實施例相同的方式產(chǎn)生。在圖6中被說明的QAM接收機的優(yōu)選實施例中，時鐘相位偏移檢測信號TP和載頻偏移檢測信號TF都是從匹配濾波器8a、8b和頻率匹配濾波器9a、9b的輸出信號中產(chǎn)生的。圖6中被說明的接收機1由此只需要最少的濾波器，以便于產(chǎn)生載頻偏移檢測信號TF和時鐘相位偏移檢測信號TP。用于乘法器11a-11d以及兩個加法器17a、17b的電路費用相對也很低。
圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的接收機1的第四實施例。與圖4中被說明的實施例相類似，圖7中被說明的接收機1是一個PAM接收機。在圖7中被說明的RAM接收機1中，時鐘相位濾波器24和一個延遲電路25被連接到匹配濾波器的下游。時鐘相位濾波器24和延遲電路25彼此并行相連，其輸出信號由一個乘法器相乘，形成一個時鐘相位偏移檢測信號TP，該信號經(jīng)由線路12被輸出到數(shù)字回路濾波器13。在所有實施例中，時鐘相位濾波器24都是分樣的，這是因為下游乘法是在數(shù)據(jù)符號圖案中被實施的。
包含在接收機1中的時鐘相位濾波器24，其構(gòu)造在圖8中被說明。時鐘相位檢測濾波器24包括兩個串聯(lián)的頻率匹配濾波器26、27和一個希爾波特濾波器28。這兩個串聯(lián)的頻率匹配濾波器26、27，其傳輸函數(shù)FMF(f)在各種情況下都對應(yīng)于匹配濾波器8d的傳輸函數(shù)MF(f)的一階導(dǎo)數(shù) 。希爾波特濾波器28得到另外一個90°的相位偏移。這就穩(wěn)定了控制。三個串聯(lián)濾波器26、27、28的順序是任意的。
在圖7中被說明的實施例中，延遲電路25包括多個延遲成分，時鐘相位濾波器24和延遲電路25的組延遲時間最好是相同的。由此得到的是，相關(guān)的取樣值被乘法器相乘。此外，延遲電路25和時鐘相位濾波器24還具有相同的抽取比例。匹配濾波器8的數(shù)據(jù)符號率是一個比模/數(shù)轉(zhuǎn)換器4所輸出的數(shù)字接收信號的數(shù)據(jù)符號率更高的常數(shù)因子r。時鐘相位濾波器24和延遲電路25具有一個抽取比例r，這樣被它們分別輸出的輸出信號具有數(shù)字輸出信號的數(shù)據(jù)符號率。
圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的接收機1的第五實施例。與圖5中被說明的第二實施例相類似，圖9所說明的實施例是一個QAM接收機。在這種情況下，接收機1包含一個用于同相信號成分的匹配濾波器8a和一個用于正交相位信號成分的匹配濾波器8b。這兩個匹配濾波器8a、8b的輸出信號分別被轉(zhuǎn)發(fā)到一個相關(guān)的時鐘相位濾波器24a、24b，它們具有圖8中所描述的電路結(jié)構(gòu)。此外，這兩個匹配濾波器8a、8b的輸出信號被饋送到連接到下行上的抽選濾波器29a、29b，在每種情況下它們都對匹配濾波器的數(shù)字輸出信號分樣，并將其輸出到被連接在下行上的延遲電路27。包含抽選濾波器29和延遲電路25的串聯(lián)電路，其組延遲時間對應(yīng)于相關(guān)聯(lián)的時鐘相位濾波器24的組延遲時間。同相信號成分被從延遲電路25輸出到乘法器11a，該乘法器將被延遲的同相信號成分與被時鐘相位濾波器24a過濾的同相信號成分相乘，并將其輸出到加法器17。同樣，正交信號成分被從延遲電路25輸出到乘法器11b，該乘法器將被延遲的正交信號成分與被時鐘相位濾波器24b過濾的正交信號成分相乘，并將其輸出到加法器17。加法器17完成平均，并向回路濾波器13輸出一個時鐘相位偏移檢測信號TP。
圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的接收機1的第六實施例。在圖10中被說明的第六實施例是一個QAM接收機，載頻偏移檢測信號TF由兩個乘法器11c、11d以及另外一個加法器17b形成。載頻檢測信號TF是將乘法器11c、11d的兩個輸出信號平均而形成的。在這種情況下，乘法器11c將延遲的同相信號成分與被時鐘相位濾波器24b過濾的正交信號成分相乘。同樣，乘法器11b將延遲的正交信號成分與被時鐘相位濾波器24a過濾的同相信號成分相乘。
圖11和12顯示了根據(jù)本發(fā)明的，具有用于載頻和時鐘控制的去耦反饋回路的接收機的第七和第八實施例。
圖13顯示了具有根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的載頻檢測器的接收機的第九實施例，其中匹配濾波器8a、8b的分流下游簡化了傳輸信號的均衡。
在如圖4到13中被說明的根據(jù)本發(fā)明的接收機1的九個實施例中，數(shù)字時鐘和載頻恢復(fù)，其實現(xiàn)不依賴于處理中的判定。因此，根據(jù)本發(fā)明的接收機1是一個NDA接收機(NDA無輔助判決)。在被調(diào)整的狀態(tài)中，也就是當(dāng)時鐘相位和載頻都被精確調(diào)整到輸入信號時，在根據(jù)本發(fā)明的接收機1中，時鐘相位偏移檢測信號TP和載頻偏移檢測信號TF是一連串的零。這樣在接收機1被調(diào)整的狀態(tài)中，時鐘相位檢測信號TP和載頻檢測信號TF完全是無噪聲的，也就是說，它們不具有固有噪聲。這意味著兩個回路濾波器13、19的電路費用可以保持最少，這樣用于經(jīng)由回路濾波器13對再取樣濾波器6a、6b設(shè)置和經(jīng)由回路濾波器19對混頻器22設(shè)置的反應(yīng)時間能被快速實施。這樣，根據(jù)本發(fā)明的接收機1可以對接收信號的時鐘相位或載頻中的變化快速做出反應(yīng)，由此比圖1中作為實例被說明的傳統(tǒng)接收機更為靈敏。
參考符號列表1.接收機2.發(fā)射機3.傳輸信道4.模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5.線路6.再取樣濾波器7.線路8.匹配濾波器9.頻率匹配濾波器10.線路11.乘法器12.線路13.回路濾波器14.NCO15.控制線路16.載波相位檢測器17.加法器18.線路19.回路濾波器20.NCO21.控制線路22.混頻器23.載波相位回路24.時鐘相位濾波器25.延遲電路26，27頻率匹配濾波器28.希爾波特濾波器29.分樣濾波器
權(quán)利要求
1.接收機，具有一個綜合時鐘相位檢測器，用于檢測理想取樣時刻和接收信號取樣時刻之間的時鐘相位偏移，其中接收信號是從具有傳輸濾波器的發(fā)射機(2)經(jīng)由傳輸信道(3)而被發(fā)送到接收機(1)的，還具有至少一個匹配濾波器(8)，以及至少一個頻率匹配濾波器(9)，為了使接收信號的信/噪功率比最大，傳輸濾波器、傳輸信道(3)以及匹配濾波器(8)，其脈沖響應(yīng)的第一卷積乘積幅度在理想取樣時間為最小，在頻域中，頻率匹配濾波器(9)的傳輸函數(shù)FMF(f)等于匹配濾波器(8)的傳輸函數(shù)MF(f)的一階導(dǎo)數(shù)，其特征在于至少提供一個乘法器(11)，它將匹配濾波器(8)的輸出信號與頻率匹配濾波器(9)的輸出信號相乘，形成一個時鐘相位偏移檢測信號(TP)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的接收機，其特征在于傳輸濾波器、傳輸信道(3)以及頻率匹配濾波器(9)，其脈沖響應(yīng)的第二卷積乘積幅度在理想取樣時間最小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的接收機，其特征在于匹配濾波器(8)的輸出數(shù)據(jù)符號率與數(shù)字接收信號的數(shù)據(jù)符號率是相等的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的接收機，其特征在于接收機是一個RAM接收機。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求1-4中任意一個的接收機，其特征在于時鐘相位偏移檢測信號(TP)是從乘法器(11)輸出到數(shù)字回路濾波器(13)的。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的接收機，其特征在于NCO被連接在數(shù)字回路濾波器(13)的下游。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的接收機，其特征在于NCO激勵一個數(shù)字再取樣濾波器(6)。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的接收機，其特征在于匹配濾波器(8)是一個根余弦滾降濾波器。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的接收機，其特征在于提供了一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(4)，它將經(jīng)由傳輸信道(3)接收的模擬接收信號轉(zhuǎn)換成具有特定數(shù)據(jù)符號率的數(shù)字接收信號。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的接收機，其特征在于再取樣濾波器(6)過濾數(shù)字接收信號，再取樣濾波器(6)所輸出的數(shù)字信號，其數(shù)據(jù)符號率是一個比數(shù)字接收信號的數(shù)據(jù)符號率更高的因數(shù)r。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的接收機，其特征在于接收機(1)是一個QAM接收機，該QAM接收機具有一個用于同相信號成分的第一匹配濾波器(8a)，一個相關(guān)的第一頻率匹配濾波器(9a)，一個用于正交相位信號成分的第二匹配濾波器(8b)，一個相關(guān)的第二頻率匹配濾波器(9b)，一個第一乘法器(11a)，它將第一匹配濾波器(8a)的輸出信號與第一頻率匹配濾波器(9a)的輸出信號相乘，形成第一時鐘相位乘積信號，一個第二乘法器(11b)，它將第二匹配濾波器(8b)的輸出信號與第二頻率匹配濾波器(9b)的輸出信號相乘，形成第二時鐘相位乘積信號，以及一個加法器(17)，它將兩個時鐘相位乘積信號相加，形成時鐘相位偏移檢測信號(TP)。
12.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的接收機，其特征在于提供了一個信道均衡電路。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的接收機，其特征在于接收機包含一個載波相位檢測器(16)。
14.接收機，具有一個綜合時鐘相位檢測器，用于檢測理想取樣時刻和接收信號取樣時刻之間的時鐘相位偏移，其中接收信號是從具有傳輸濾波器的發(fā)射機(2)經(jīng)由傳輸信道(3)而被發(fā)送到接收機(1)的，該接收機還具有一個匹配濾波器(8)，為了使接收信號的信/噪功率比(SNR)最大，傳輸濾波器、傳輸信道(3)以及匹配濾波器(8)，其脈沖響應(yīng)的第一卷積乘積幅度在理想取樣時間為最小，其特征在于匹配濾波器(8)的下游連接了一個時鐘相位濾波器(24)，與之并行還連接有一個延遲電路(25)，它們的輸出信號被一個乘法器(11)相乘，形成一個時鐘相位偏移檢測信號(TP)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的接收機，其特征在于時鐘相位濾波器(24)具有兩個串聯(lián)的頻率匹配濾波器(26，27)以及一個希爾波特濾波器(28)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的接收機，其特征在于延遲電路(25)和時鐘相位濾波器(24)具有相同的組延遲時間。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求14-16之一的接收機，其特征在于延遲電路(25)和時鐘相位濾波器(24)具有相同的分樣比例。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求14-17之一的接收機，其特征在于匹配濾波器(8)的數(shù)字輸出信號的數(shù)據(jù)符號率是一個比數(shù)字輸入信號的數(shù)據(jù)符號率更高的預(yù)定因數(shù)r。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求14-18中任意一個的接收機，其特征在于時鐘相位偏移檢測信號(TP)被從乘法器(11)輸出到數(shù)字回路濾波器(13)。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求14-19中任意一個的接收機，其特征在于NCO是連接在數(shù)字回路濾波器(13)的下游。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求14-20中任意一個的接收機，其特征在于NCO激勵一個數(shù)字再取樣濾波器(6)。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求14-21中任意一個的接收機，其特征在于匹配濾波器(8)是一個根余弦滾降濾波器。
23.QAM接收機，具有一個綜合時鐘相位檢測器，用于檢測理想取樣時刻和接收信號取樣時刻之間的時鐘相位偏移，其中接收信號是從具有傳輸濾波器的發(fā)射機(2)經(jīng)由傳輸信道(3)而被發(fā)送到接收機(1)的，并具有一個用于同相信號成分的第一匹配濾波器(8a)和一個用于正交相位信號成分的第二匹配濾波器(8b)，為了使接收信號的信/噪功率比(SNR)最大，傳輸濾波器、傳輸信道(3)以及匹配濾波器(8)，其脈沖響應(yīng)的第一卷積乘積幅度在理想取樣時間為最小，其特征在于在各種情況下，匹配濾波器(8a，8b)的下游都連接著一個時鐘相位濾波器(24a，24b)，與之并行連接著一個延遲電路(29a，29b)，經(jīng)第一匹配濾波器(8a)和第一時鐘相位濾波器(24a)過濾的同相信號成分被與經(jīng)第二延遲電路(29b)延遲的正交相位信號成分相乘，形成第一載波相位乘積信號，經(jīng)第二匹配濾波器(8b)和第二時鐘相位濾波器(24b)過濾的正交信號成分被與經(jīng)第一延遲電路(29a)延遲的同相信號成分相乘，形成第二載波相位乘積信號，其特征在于提供了一個減法器(17b)，它將第二載波相位乘機信號從第一載波相位乘積信號中減去，以便于產(chǎn)生一個載波相位偏移檢測信號。
全文摘要
接收機，具有一個綜合時鐘相位檢測器，用于檢測理想取樣時刻和接收信號取樣時刻之間的時鐘相位偏移，其中接收信號是從具有傳輸濾波器的發(fā)射機(2)經(jīng)由傳輸信道(3)而被發(fā)送到接收機(1)的，具有至少一個匹配濾波器(8)和至少一個頻率匹配濾波器(9)，為了使接收信號的信/噪功率比最大，傳輸濾波器、傳輸信道(3)以及匹配濾波器(8)，其脈沖響應(yīng)的第一卷積乘積幅度在理想取樣時間為最小，在頻域中，頻率匹配濾波器(9)的傳輸函數(shù)FMF(f)等于匹配濾波器(8)的傳輸函數(shù)MF(f)的一階導(dǎo)數(shù)，在這種情況下，至少提供一個乘法器(11)，它將匹配濾波器(8)的輸出信號與頻率匹配濾波器(9)的輸出信號相乘，形成一個時鐘相位偏移檢測信號(TP)。
文檔編號H04L7/02GK1404272SQ0214199
公開日2003年3月19日 申請日期2002年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月12日
發(fā)明者安德烈亞斯·門克霍夫 申請人:印芬龍科技股份有限公司