一種基于gad定時(shí)檢測位的時(shí)鐘同步結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種基于GAD定時(shí)檢測位的時(shí)鐘同步結(jié)構(gòu)，包括數(shù)字內(nèi)插濾波器、數(shù)字鑒相器、第一環(huán)路濾波器、第二環(huán)路濾波器和數(shù)控振蕩器；該數(shù)字內(nèi)插濾波器一輸入端，其輸出端設(shè)置降采樣模塊；該降采樣模塊的一輸出端作為數(shù)據(jù)輸出，另一輸出端連接數(shù)字鑒相器輸入端；該數(shù)字鑒相器輸出端連接第一環(huán)路濾波器輸入端，該第一環(huán)路濾波器輸出端連接第二環(huán)路濾波器輸入端；該第二環(huán)路濾波器輸出端連接數(shù)控振蕩器，該數(shù)控振蕩器連接數(shù)字內(nèi)插濾波器另一輸入端。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)的時(shí)鐘同步原理來調(diào)整定時(shí)相位及頻率的偏差，從而輸出最佳的定時(shí)信號。能有效地消除發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的時(shí)鐘偏差，保證接收端進(jìn)行正確的符號判決。
【專利說明】
一種基于GAD定時(shí)檢測位的時(shí)鐘同步結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及數(shù)字通信領(lǐng)域，特別是一種基于GAD定時(shí)檢測位的時(shí)鐘同步結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)字通信接收機(jī)中，符號時(shí)鐘同步最關(guān)鍵的技術(shù)之一。在接收端，采樣的時(shí)鐘是自由振蕩在某個(gè)固定的頻率上的，因而同發(fā)送的符號時(shí)鐘之間必然存在著頻率和相位上的差異。這樣，采樣位置并不總是處于最佳判決點(diǎn)位置，有可能存在偏差甚至發(fā)生多采樣或露采樣，造成符號用于或者丟失。時(shí)鐘同步即消除了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的時(shí)鐘偏差，保證了接收端進(jìn)行正確的符號判決。
[0003]目前，應(yīng)用于QPSK信號的時(shí)鐘同步常用算法分為閉環(huán)時(shí)鐘同步算法和開環(huán)時(shí)鐘同步算法兩類。其中閉環(huán)結(jié)構(gòu)算法包括:Gardner時(shí)鐘同步算法、I/Q-GAD法;開環(huán)結(jié)構(gòu)算法包括相位與時(shí)鐘聯(lián)合估計(jì)算法等。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的主要目的在于提出一種消除發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的時(shí)鐘偏差，包裝接收機(jī)進(jìn)行正確的符合判決的基于GAD定時(shí)檢測位的時(shí)鐘同步結(jié)構(gòu)。
[0005]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種基于GAD定時(shí)檢測位的時(shí)鐘同步結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括數(shù)字內(nèi)插濾波器、數(shù)字鑒相器、第一環(huán)路濾波器、第二環(huán)路濾波器和數(shù)控振蕩器;該數(shù)字內(nèi)插濾波器一輸入端接收采樣后的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插濾波，其輸出端設(shè)置降采樣模塊用于降采樣;該降采樣模塊的一輸出端作為數(shù)據(jù)輸出，另一輸出端連接數(shù)字鑒相器輸入端進(jìn)行定時(shí)偏差估計(jì);該數(shù)字鑒相器輸出端連接第一環(huán)路濾波器輸入端以濾除噪聲，該第一環(huán)路濾波器輸出端連接第二環(huán)路濾波器輸入端以濾除高頻分量;該第二環(huán)路濾波器輸出端連接數(shù)控振蕩器以調(diào)整輸入數(shù)據(jù)的相位和頻率，該數(shù)控振蕩器輸出端連接數(shù)字內(nèi)插濾波器另一輸入端作為其工作時(shí)鐘，從而確定輸入數(shù)據(jù)的最佳采樣點(diǎn)。
[0007]優(yōu)選的，所述第一環(huán)路濾波器為數(shù)字二階環(huán)路濾波器。
[0008]優(yōu)選的，所述第二環(huán)路濾波器為數(shù)字鎖相環(huán)環(huán)路濾波器。
[0009]優(yōu)選的，所述第二環(huán)路濾波器采用K可逆計(jì)數(shù)器。
[0010]優(yōu)選的，所述數(shù)控振蕩器包括脈沖加減電路和除N計(jì)數(shù)器。
[0011]由上述對本實(shí)用新型的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0012]本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)的時(shí)鐘同步原理，通過數(shù)字鑒相器，第一數(shù)字環(huán)路濾波器，第二數(shù)字環(huán)路濾波器、數(shù)控振蕩器和內(nèi)插濾波器等來調(diào)整定時(shí)相位及頻率的偏差，從而輸出最佳的定時(shí)信號。能有效地消除發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的時(shí)鐘偏差，保證接收端進(jìn)行正確的符號判決。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型K可逆計(jì)數(shù)器的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下通過【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0016]參照圖1，一種基于GAD定時(shí)檢測位的時(shí)鐘同步結(jié)構(gòu)，包括數(shù)字內(nèi)插濾波器10、數(shù)字鑒相器20、第一環(huán)路濾波器、第二環(huán)路濾波器和數(shù)控振蕩器50 ο該數(shù)字內(nèi)插濾波器1進(jìn)行內(nèi)插濾波以最大程度的降低噪聲對后端同步環(huán)路的影響。數(shù)字內(nèi)插濾波系統(tǒng)還要完成從AD5546輸入的1、Q單路數(shù)據(jù)到易于處理的并行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的任務(wù)，該AD5546為并行輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換器，精密16/14位、低功耗、電流輸出工作溫度范圍為。C至+85°C。數(shù)字鑒相器20、第一環(huán)路濾波器、第二環(huán)路濾波器和數(shù)控振蕩器50構(gòu)成以全數(shù)字鎖相環(huán)DPLL，用于實(shí)現(xiàn)相位的快速鎖定。數(shù)字內(nèi)插濾波器10的輸出端設(shè)置降采樣模塊，該降采樣模塊的一輸出端作為數(shù)據(jù)輸出，另一輸出端連接數(shù)字鑒相器20輸入端。該數(shù)字鑒相器20采用Gardner算法實(shí)現(xiàn)定時(shí)偏差估計(jì)，得到1、Q兩路的相位差，其輸出端連接第一環(huán)路濾波器輸入端。該第一環(huán)路濾波器采用數(shù)字二階環(huán)路濾波器30，對鑒相結(jié)果進(jìn)行積分以濾除噪聲，從而具有跟蹤環(huán)路頻率誤差的作用，其輸出端連接第二環(huán)路濾波器輸入端。該第二環(huán)路濾波器采用數(shù)字鎖相環(huán)環(huán)路濾波器，具體可采用K可逆計(jì)數(shù)器40，用于濾除高頻分量，其輸出端連接數(shù)控振蕩器50，該數(shù)控振蕩器50為累加溢出控制單元(NCO)，用于調(diào)整輸入數(shù)據(jù)的相位和頻率，包括脈沖加減電路和除N計(jì)數(shù)器，該數(shù)控振蕩器50的輸出端連接數(shù)字內(nèi)插濾波器10另一輸入端作為其工作時(shí)鐘，從而確定輸入數(shù)據(jù)的最佳采樣點(diǎn)。
[0017]接收機(jī)有一個(gè)固定的采樣時(shí)鐘，其相位和頻率都不能調(diào)整。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)能調(diào)整定時(shí)相位及頻率的偏差，從而輸出最佳的定時(shí)信號。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)的工作原理如下:
[0018]接收機(jī)對輸入數(shù)據(jù)以1/Ts的速率進(jìn)行采樣，得到采樣點(diǎn)x(mTS)，mTS為采樣的時(shí)間點(diǎn)。將該采樣點(diǎn)送入內(nèi)插值濾波器進(jìn)行插值濾波、降采樣運(yùn)算后送至數(shù)字鑒相器20進(jìn)行定時(shí)偏差估計(jì)，產(chǎn)生誤差信號e(k)和相差信號Vt。
[0019]本實(shí)用新型中鑒相前需對數(shù)據(jù)做些必要的處理，由于數(shù)字鑒相器20只關(guān)心過零點(diǎn)的相位，因此為了簡化電路的目的，采用限幅技術(shù)將帶符號位數(shù)據(jù)限制在零點(diǎn)上下很小的范圍內(nèi)，方便數(shù)字鑒相器20捕捉相位即可。
[0020]數(shù)字鑒相器20輸出的相差信號Vt經(jīng)二階環(huán)路濾波器濾除噪聲再送至數(shù)字鎖相環(huán)環(huán)路濾波器，進(jìn)一步濾除掉相位差信號Vt中的高頻成分，并對相差信號進(jìn)行加減運(yùn)算:
[0021]數(shù)字環(huán)路濾波器采用K可逆計(jì)數(shù)器40來實(shí)現(xiàn)。如圖2所示K可逆計(jì)數(shù)器40進(jìn)一步消除了數(shù)字鑒相器20輸出經(jīng)二階環(huán)路濾波的相位差信號中的高頻成分，保證環(huán)路的性能穩(wěn)定。K可逆計(jì)數(shù)器40根據(jù)相位差信號來進(jìn)行加減運(yùn)算。當(dāng)數(shù)字鑒相器20的輸出信號符號位為“I”時(shí)，K可逆計(jì)數(shù)器40進(jìn)行加法運(yùn)算，如果相加的結(jié)果達(dá)到預(yù)設(shè)的計(jì)數(shù)值，則輸出一個(gè)進(jìn)位脈沖信號Ieqg給數(shù)控振蕩器50中的脈沖加減電路；當(dāng)鑒相器的輸出信號符號位為“O”時(shí)，K可逆計(jì)數(shù)器40進(jìn)行減法運(yùn)算，如結(jié)果為零，則輸出一個(gè)借位脈沖信號Iaqg給數(shù)控振蕩器50中的脈沖加減電路。在本實(shí)用新型中，K可逆計(jì)數(shù)器40的計(jì)數(shù)值設(shè)定為4096，當(dāng)處于工作狀態(tài)時(shí)，K可逆計(jì)數(shù)器40的初始值為4096/2 = 2048。當(dāng)K可逆計(jì)數(shù)器40進(jìn)行加法運(yùn)算計(jì)數(shù)到4096時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位脈沖，并將計(jì)數(shù)值返回2048;當(dāng)K可逆計(jì)數(shù)器40進(jìn)行減法運(yùn)算計(jì)數(shù)到O時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)借位脈沖，并將計(jì)數(shù)值返回20481可逆計(jì)數(shù)器40的模值ktop由模值控制器控制，一般為2的整數(shù)冪，當(dāng)模值控制器變化范圍為4 ’ bOOOO?4 ’ b1111時(shí)，對應(yīng)的模值(ktop)的變化范圍為23?217。模值的大小決定了跟蹤步長:模值越大，跟蹤步長越小，鎖定時(shí)的相位誤差越小，但捕獲時(shí)間加長;模值越小，跟蹤步長越大，鎖定時(shí)的相位誤差越大，但捕獲時(shí)間縮短。
[0022]脈沖加減電路和除N計(jì)數(shù)器是數(shù)控振蕩器50中最重要的組成部分，它實(shí)現(xiàn)了對輸入信號頻率和相位的跟蹤和調(diào)整，最終使輸出信號鎖定在輸入信號的頻率和信號上。當(dāng)沒有接收到進(jìn)位或借位脈沖信號時(shí)，它對外部參考時(shí)鐘沒有任何影響，只是將外部參考時(shí)鐘輸入到除4計(jì)數(shù)器中進(jìn)行分頻；當(dāng)接收到進(jìn)位脈沖信號Ieqg時(shí)，則在輸出的時(shí)鐘信號中插入1/4個(gè)時(shí)鐘周期，以提高輸出信號的頻率；當(dāng)接收到借位脈沖信號Iaqg時(shí)，則在輸出的時(shí)鐘信號中扣除1/4時(shí)鐘周期，以降低輸出信號的頻率。實(shí)現(xiàn)頻率自動跟蹤和相位鎖定。恢復(fù)出來的時(shí)鐘用于內(nèi)插濾波器的工作時(shí)鐘，從而間接的控制數(shù)據(jù)最佳采樣時(shí)間，確定最佳采樣點(diǎn)。
[0023]上述僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本實(shí)用新型進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本實(shí)用新型保護(hù)范圍的行為。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于GAD定時(shí)檢測位的時(shí)鐘同步結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括數(shù)字內(nèi)插濾波器、數(shù)字鑒相器、第一環(huán)路濾波器、第二環(huán)路濾波器和數(shù)控振蕩器;該數(shù)字內(nèi)插濾波器一輸入端接收采樣后的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插濾波，其輸出端設(shè)置降采樣模塊用于降采樣;該降采樣模塊的一輸出端作為數(shù)據(jù)輸出，另一輸出端連接數(shù)字鑒相器輸入端進(jìn)行定時(shí)偏差估計(jì);該數(shù)字鑒相器輸出端連接第一環(huán)路濾波器輸入端以濾除噪聲，該第一環(huán)路濾波器輸出端連接第二環(huán)路濾波器輸入端以濾除高頻分量;該第二環(huán)路濾波器輸出端連接數(shù)控振蕩器以調(diào)整輸入數(shù)據(jù)的相位和頻率，該數(shù)控振蕩器輸出端連接數(shù)字內(nèi)插濾波器另一輸入端作為其工作時(shí)鐘，從而確定輸入數(shù)據(jù)的最佳采樣點(diǎn)。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于GAD定時(shí)檢測位的時(shí)鐘同步結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一環(huán)路濾波器為數(shù)字二階環(huán)路濾波器。3.如權(quán)利要求1所述的一種基于GAD定時(shí)檢測位的時(shí)鐘同步結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二環(huán)路濾波器為數(shù)字鎖相環(huán)環(huán)路濾波器。4.如權(quán)利要求1或3所述的一種基于GAD定時(shí)檢測位的時(shí)鐘同步結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二環(huán)路濾波器采用K可逆計(jì)數(shù)器。5.如權(quán)利要求1所述的一種基于GAD定時(shí)檢測位的時(shí)鐘同步結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述數(shù)控振蕩器包括脈沖加減電路和除N計(jì)數(shù)器。
【文檔編號】H04J3/06GK205622654SQ201620380752
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】戴國良
【申請人】福建先創(chuàng)電子有限公司