相位偏移和抖動補償器的製作方法
2023-09-21 20:17:00 1
專利名稱：相位偏移和抖動補償器的製作方法
技術領域：
本發明涉及相位偏移和抖動補償，尤其涉及內差相干通信系統中的載波恢復的相位偏移和抖動的補償。
背景技術：
在數字通信系統中，載波恢復對於正確檢測接收機中的由發端傳輸過來的信息十分重要。通常，載波恢復指的是頻率和相位恢復，可根據一個使用(例如)科斯塔斯環的反饋環路結構來實現，如John P. Costas在1956年發表的!Proceedings of the IRE中的 「同步通信」所述。然而，由於反饋環路的延遲，帶寬解析度往往有限，因此這種結構適合補償緩慢變化的相位漲落。為了補償快速變化的相位抖動，可依照IEEE Trans. IT 1983年 7 月第四期 29 卷中的"Nonlinear estimation of PSK modulated carrier phase with application to burst digital transmission」所述部署維特比-維特比解碼器和維特比-維特比檢測方法，這樣可能會增加複雜度。
發明內容
本發明要實現的目標是提供一種有效的相位補償方法，同時補償在載波恢復系統中緩慢變化的相位偏移和快速變化的相位抖動。本發明的基礎是，針對緩慢變化的相位偏移利用反饋環路提供有效的相位補償方法，此外，在同一個相位偏移補償器中為快速變化的相位抖動配備一個前饋環路。由於兩個環路可以共享一個相位誤差檢測器，甚至共享部分濾波器，根據某些實施例，這樣可降低複雜度。此外，前饋和反饋環路可能相互耦合，例如，串聯，從而使低複雜度的實施例成為現實。本發明一方面涉及用於補償相位偏移的相位偏移補償器，此相位偏移包含第一相位子偏移和第二相位子偏移。相位偏移補償器由一個反饋環路和一個前饋環路組成，反饋環路包含第一濾波器，配置為用於補償相位偏移的第一相位子偏移，前饋環路包含第二濾波器，配置為用於補償相位偏移的第二相位子偏移。第一子偏移隨著時間的變化可能會比第二相位子偏移的變化慢。根據一種實施形式，反饋環路與前饋環路連接，特別是以串聯方式連接。舉例來說，反饋環路和前饋環路可能因此在同一個相位誤差檢測信號上運行，此信號可由查找表提供。根據一種實施形式，將反饋環路的中間輸出提供給前饋環路的輸入，或其中，將前饋環路的中間輸出提供給反饋環路的輸入。根據一種實施形式，第二環路濾波器的輸出可能提供給第一濾波器。因此，兩個環路相互耦合。根據一種實施形式，第一環路濾波器可能包含一階環路濾波器和二階環路濾波器，兩者平行放置。根據一種實施形式，相位偏移補償器可能包含一個複數乘法器，用於乘以Cordic單元或查找表的輸出，其輸入是一階環路濾波器和二階環路濾波器的輸出相加。因此，可將輸出用於補償相位偏移。根據一種實施形式，第一乘法器的輸出提供給第二環路濾波器的第二乘法器，用於第二階段的相位抖動補償，因此反饋環路補償和前饋環路補償串聯連接。根據一種實施形式，第一環路濾波器可能包含一個科斯塔斯環路濾波器，例如，一階和/或二階的科斯塔斯環路濾波器。根據一種實施形式，第一環路濾波器可能包含一個低通濾波器。根據一種實施形式，前饋環路可能配置為補償第二相位環路偏移，此第二相環路偏移隨著時間推移將變化得比第一相位環路偏移更快。因此，前饋環路可能配置為對不能完全基於反饋環路補償的剩餘相位抖動進行補償。根據一種實施形式，相位偏移補償器可能包含一個共用於反饋環路和前饋環路的相位誤差檢測器。最好的就是將相位誤差檢測器配置為根據輸入信號檢測相位偏移。根據一種實施形式，此相位誤差檢測器可能包含一個查找表，其中，量化覆信號的同相分量和正交分量均為查找表的地址。因此，輸出即是覆信號相位及其QPSK判決相位之間的差。根據一種實施形式，相位誤差檢測器可能包含一個信號相位檢測器和一個減法器，減法器用於從輸出信號的相位減去輸入信號的相位，從而提供相位誤差檢測信號。根據一種實施形式，相位偏移補償器可能包含第一乘法器(用於用Cordic單元或查找表的輸出乘以接收信號，Cordic單元或查找表的輸入為第一環路濾波器的輸出)，一個相位誤差檢測器(用於根據輸入信號檢測相位誤差，此相位誤差檢測器配置為向第一環路濾波器和第二環路濾波器提供相位誤差檢測信號，此相位誤差檢測信號指示相位誤差)， 以及第二乘法器(用於用Cordic單元或查找表的輸出乘以延遲的信號，此Cordic單元或查找表的輸入為第二環路濾波器的輸出)。本發明另一方面涉及一種載波恢復裝置，由一個接收濾波器和一個相位偏移和抖動補償器組成。本發明另一方面涉及一種用於補償相位偏移和抖動的相位補償方法，此相位偏移包含第一相位子偏移和第二相位子偏移，此相位偏移補償方法包含使用帶有第一環路濾波器的反饋環路補償第一相位子偏移，以及使用含有第二環路濾波器的前饋環路來補償第二相位子偏移。
本發明的其他實施例將針對以下圖形進行說明，其中圖1顯示了根據一種實施形式的載波恢復裝置；圖2顯示了根據第二種實施形式的載波恢復裝置；圖3顯示了根據第三種實施形式的載波恢復裝置；
具體實施例圖1顯示根據一種實施形式所得的載波恢復裝置，包含一個接收濾波器101，例如 FIR(有限衝激響應)濾波器，和一個相位偏移補償器。此相位偏移補償器還包含一個反饋環路103，含有第一環路濾波器105。相位偏移補償器進一步包含一個前饋環路107，含有第二環路濾波器109。反饋環路103和前饋環路107可能在一個點111(例如)上連接，以形成一個相聯的環路結構(例如)。第一環路濾波器105可能包含一個科斯塔斯環路濾波器，一個低通濾波器或一階環路濾波器和/或二階環路濾波器。第二環路濾波器109可能包含一個低通濾波器。第一環路濾波器105的輸出是一個相位偏移估算值，可以轉換為一個複數，其實部是相位偏移估算值的餘弦，其虛部是相位偏移估算值的正弦。這種轉換可以通過Cordic 算法或使用查找表來實現。此複數的共軛可能連接到乘法器115的輸入，乘以接收濾波器 105的輸出，從而獲得相位校正接收信號。此複數的共軛可能還會提供給接收濾波器101， 用於更新其濾波器抽頭權重係數。相位誤差檢測器117共用於反饋環路103和前饋環路107。相位誤差檢測器117 可以通過使用查找表來實現。其輸出(相位誤差)將通過公共點111提供給反饋環路103 和前饋環路107。相位偏移補償器可能還包含第二乘法器123，用第一乘法器115的延遲輸出乘以一個複數，此複數的相位是第二環路濾波器109估算的相位抖動的負數。第一乘法器115 的輸出和第二乘法器123的輸入之間的延遲可能通過一個延遲元件125來實現，提供此延遲元件是用於補償由反饋環路103和/或前饋環路107、前饋環路107以及相位誤差檢測器 117引入的延遲。因此，延遲元件125會延遲輸入信號，未延遲的信號則提供給相位誤差檢測器117。第二乘法器123的輸出提供給另一個信號判決器127。圖2顯示根據另一種實施形式所得的載波恢復裝置，包含一個相位偏移補償器。 為區分圖1中描述的相位偏移補償器，圖2顯示的相位偏移補償器包含一個前饋環路201， 含有一個低通濾波器203，其輸入與相位誤差檢測器117的輸出耦合。低通濾波器203的輸出向前耦合到第二乘法器123以及反饋環路207的第一環路濾波器205。因此，前饋環路 201的低通濾波器203也連帶地用於前饋環路201和反饋環路207。 反饋環路207的第一環路濾波器205可能包含一個一階環路濾波器209和一個二階環路濾波器211。一階環路濾波器209和二階環路濾波器211同時接收低通濾波器203 的輸出。一階環路濾波器209和二階環路濾波器211的輸出將提供給加法器213的輸入， 讓輸出連接到Cordic單元或查找表，然後連接到第一乘法器115和接收濾波器101。圖3顯示根據另一種實施形式所得的載波恢復裝置，擁有一個相位偏移補償器。 此相位偏移補償器包含一個反饋環路301，耦合至相位誤差檢測器117的輸出。反饋環路 301的輸出用作前饋環路303的輸入。更加具體地說就是，反饋環路301的輸出將提供給低通濾波器305的輸入，此低通濾波器也可能是前饋環路303的一部分。低通濾波器305的輸出將連接到一個Cordic單元或查找表，然後再連接到第一乘法器115和第二乘法器123 的輸入。此外，低通濾波器305的輸出可能會提供給接收濾波器101，用於抽頭權重係數更新。反饋環路301包含第一環路濾波器307，此環路濾波器可能含有一階環路濾波器 309和二階環路濾波器311，同時接收相位誤差檢測器117的輸出，即，相位誤差檢測信號。 一階環路濾波器309和二階環路濾波器311的輸出將提供給另一個加法器313。此加法器 313的輸出將提供給低通濾波器305。
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參考圖1至3所示的實施形式，現部署一種接合反饋和前饋載波恢復的結構，其中，反饋環路103、207、301可能包含一階環路濾波器209、309和二階環路濾波器211、311。 一階環路濾波器209、309可能分別用於估算相位子偏移，其中二階環路濾波器211、311可能用於估算頻率偏移導致的累計相位子偏移。因此，反饋環路107、201、303可能收斂於緩慢變化的相位子偏移，此相位子偏移可通過反旋轉整個反饋環路估算的相位子偏移總和來進行補償，如圖1所述的反饋環路103，圖2所述的反饋環路207以及圖3所述的反饋環路 301和305。然而，剩餘的快速變化的相位抖動則通過前饋環路107、201和303來進行補償。 此外，可能會為反饋環路和前饋環路同時提供相位誤差檢測器117，用作第一階段的相位偏移估算器。根據某些實施例，對某些信號失真的容限將增加。這些失真是由於(例如)發送和接收雷射器線寬以及交叉相位調製效應(XPM)和自相位調製效應(SPM)等光纖非線性效應引起的。因此根據這些實施形式，信號的傳輸距離將增加。
權利要求
1.用於補償相位偏移的相位偏移補償器，所述相位偏移包含第一相位子偏移和第二相位子偏移，所述相位偏移補償器包含一個反饋環路(103)，含有第一環路濾波器(105)，所述反饋環路(103)配置為用於補償所述相位偏移的所述第一相位子偏移；包括第二環路濾波器(109)的一個前饋環路(107)，所述前饋環路(107)配置為用於補償所述相位偏移的所述第二相位子偏移；
2.如權利要求1的相位偏移補償器，其中，所述反饋環路(103)與所述前饋環路(107) 連接。
3.如任一前述權利要求所述的相位偏移補償器，其中，所述反饋環路(103)的中間階段輸出將提供給所述前饋環路(107)的輸入，或者其中，所述前饋環路(107)的中間階段輸出提供給所述反饋環路(10 的輸入。
4.如任一前述權利要求所述的相位補償器，其中，所述第一環路濾波器(10 包含一個一階環路濾波器(209)和一個二階環路濾波器011)。
5.如權利要求4所述的相位偏移補償器，進一步包含一個加法器013；313)，用於把所述一階環路濾波器(209)和所述二階環路濾波器(211)估算的所述相位偏移相加起來。
6.如權利要求5所述的相位偏移補償器，其中，所述加法器(31 的輸出提供給低通濾波器(305)的輸入。
7.如任一前述權利要求所述的相位偏移補償器，其中，所述第一環路濾波器(105)包括科斯塔斯環路濾波器。
8.如任一前述權利要求所述的相位偏移補償器，其中，所述第一環路濾波器(105)包括低通環路濾波器。
9.如任一前述權利要求所述的相位偏移補償器，其中，第二環路濾波器(109)包含一個低通環路濾波器。
10.如任一前述權利要求所述的相位偏移補償器，其中，所述前饋環路(107)配置為用於補償所述第二相位子偏移，所述第二相位子偏移隨著時間的變化比所述第一相位子偏移更快。
11.如任一前述權利要求所述的相位偏移補償器，進一步包含一個相位誤差檢測器 (117)，被所述反饋環路(103 ；207 ；301)和所述前饋環路(107 ；201 ；303)共用，所述相位誤差檢測器(117)配置為根據輸入信號以及查找表或Cordic算法來檢測所述相位偏移。
12.如權利要求11所述的相位偏移補償器，其中，所述相位偏移補償器(117)包含一個查找表，量化覆信號的同相分量和正交分量均為查找表的地址。
13.如任一前述權利要求所述的相位偏移補償器，包含第一乘法器(115)，用於將接收信號乘以Cordic單元或查找表的所述輸出，Cordic單元或查找表的輸入為所述第一環路濾波器(105)的所述輸出；一個相位誤差檢測器(117)，用於根據所述輸入信號檢測所述相位偏移，所述相位誤差檢測器(117)配置為將相位偏移檢測信號提供給所述第一環路濾波器(10 和所述第二環路濾波器(107)，相所述位偏移檢測信號指示所述相位偏移；和第二乘法器(123)，用於將所述輸入信號或其延遲信號乘以Cordic單元或查找表的所述輸出，Cordic單元或查找表的輸入為第二環路濾波器(109)的輸出；
14.一個載波恢復設備，包含 一個接收環路濾波器(101)；和任一前述權利要求所述的相位偏移補償器。
15.用於補償相位偏移的相位偏移補償方法，所述相位偏移包含第一相位子偏移和第二相位子偏移，所述相位偏移補償方法包含使用一個包括第一環路濾波器的反饋環路補償所述第一相位子偏移；和使用一個包括第二相位環路濾波器的前饋環路補償所述第二相位子偏移。
全文摘要
本發明涉及用於補償相位偏移和抖動的相位補償器，此相位偏移包含第一相位子偏移和第二相位子偏移(相位抖動)。相位偏移和抖動補償器由一個反饋環路(103)和一個前饋環路(107)組成，反饋環路(103)包含第一濾波器(105)，配置為用於補償相位偏移的第一相位子偏移，前饋環路(107)包含第二濾波器(109)，配置為用於補償相位偏移的第二相位子偏移。
文檔編號H04L27/227GK102369706SQ201080024474
公開日2012年3月7日 申請日期2010年9月2日 優先權日2010年9月2日
發明者解長松 申請人:華為技術有限公司