一種利用雙導頻實現數位化傳輸中的載波恢復的裝置的製作方法

2023-06-04 17:14:11

專利名稱：一種利用雙導頻實現數位化傳輸中的載波恢復的裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於無線傳輸中的信號同步技術，特別涉及數位化傳輸中利用雙導頻信號實現載波恢復的裝置。
典型的無線傳輸系統包括發射機和接收機。數位化調製技術往往將數位訊號進行編碼，再加入必要的輔助信息，如同步信號、導頻信號等。編碼後的數位訊號經過信道濾波及數模轉換後形成基帶信號。該基帶信號經過上變頻器被調製到相應的頻帶後發送。在接收端，調諧器和下變頻器將高頻信號變換到基帶後經模數轉換器得到數位訊號，該數位訊號經過處理後被恢復成與發送端一致的信息。
由於發射機和接收機中用於產生上下變頻器頻率的振蕩器存在頻率偏差，並且，接收機中低質量的振蕩器存在比較大的頻率漂移，從而導致發射機和接收機之間的載波頻率始終存在相當大的偏差。在絕大多數數位化傳輸系統中，接收機的載波頻率必須與發射機的載波頻率一致才能保證系統的正常工作。因此，接收機中的載波恢復是必需的。
一般，單個導頻就可以實現載波恢復，如美國ATSC標準的VSB傳輸方案。然而，在有近的強多徑信號存在時，信號頻譜會出現很深的谷。當多徑信號處於一定的延遲或一定的相位，或多徑信號的延遲與相位緩慢變化時，該單一導頻有可能被大幅度衰減，以至無法實現載波恢復。
另一方面，發射機和接收機中數位訊號部分使用的時鐘信號也分別來自於不同的振蕩器。這兩個振蕩器之間的頻率差、相位差始終存在。在眾多的載波恢復方案中，載波恢復受到時鐘頻率差和相位差的影響，兩者相互作用，載波恢復難以得到精確的實現。一般情況下，先恢復載波，再在此基礎上恢復時鐘。
針對利用單個導頻信號實現載波恢復存在的缺陷，出現了利用雙導頻信號的載波恢復技術。這種技術針對Offset-QAM(偏置正交幅度調製)的調製方式設計，該調製信號在上下邊帶上分別加有一個導頻信號，調製後信號的基帶頻譜見圖2。該技術大大降低了兩個導頻信號都因多徑信號而同時被大幅度衰減的可能性，因而在絕大多數情況下能夠迅速、有效地恢復載波。然而，當兩個導頻信號中的一個由於強多徑信號存在等情形而被大幅度衰減時，兩路信號的相加結果將側重於其中未被衰減的一方。在這種情況下，頻譜的位置不能準確地位於載波正中間，而是隨著衰減的大小而變化。這時，直接利用兩路信號的相加結果來進行載波恢復，所恢復的載波值是不準確的，會含有噪聲幹擾。
本發明的目的是提供一種簡潔而精確的利用雙導頻信號實現數位化傳輸中的載波恢復的裝置。該裝置能夠不受上下導頻信號相對幅度的影響而準確地實現載波恢復。
本發明提供的載波恢復裝置主要包括，兩個下變頻單元、兩個AFC(自動頻率控制)低通濾波器、兩個限幅器、兩個乘法器、兩個APC(自動相位控制)低通濾波器和一個加法器。兩個下變頻單元結構一樣，每個下變頻單元由一個振蕩器、90°相移和兩個乘法器構成。每個變頻單元的I通道輸出信號進入AFC低通濾波器，AFC低通濾波器之後連接限幅器，限幅器的輸出進入一個乘法器。乘法器除了接受限幅器的輸出外，還接受同一下變頻單元的Q通道輸出信號。乘法器之後連接APC低通濾波器，兩個APC低通濾波器的輸出由加法器線性相加後用於控制兩個變頻單元的振蕩器。
本發明提供的載波恢復裝置可以用在模數轉換之前，即在基帶信號實現載波恢復。此時，裝置中所用的低通濾波器、相移和乘法器等都是處理模擬信號的相應裝置；本發明提供的載波恢復裝置也可以用在模數轉換之後，即在數位訊號處理中實現載波恢復。此時，裝置中所用的低通濾波器、相移和乘法器等都是處理數位訊號的相應裝置。
在兩個導頻信號中有一個被嚴重衰減時，本發明的載波恢復裝置由於限幅器的存在，上下邊帶用於產生調節時鐘的直流信號幅度不受導頻信號幅度的影響。因而，在上下導頻信號幅度相差很大時，系統仍然能產生正確的調節信號，使頻譜的位置準確地位於載波正中間，不受兩個導頻信號相對幅度的影響。
以下結合附圖進一步詳細描述本發明的實施例。


圖1為典型的數位化傳輸的系統框圖。
圖2為偏置正交幅度調製信號的基帶頻譜。
圖3為現有載波恢復裝置的結構圖。
圖4為本發明提供的載波恢復裝置的結構圖。
在圖4中，輸入信號進入兩個下變頻單元A和B。下變頻單元A由振蕩器17、90°相移8、乘法器4和乘法器5構成；下變頻單元B由振蕩器16、90°相移7、乘法器1和乘法器2構成。振蕩器16和振蕩器17由同一振蕩源產生，如頻率合成器或通過模擬鎖相環鎖定。
振蕩器16和振蕩器17分別產生相應的振蕩頻率fA和fB將上下邊帶的導頻信號搬移到直流附近。以下邊帶信號為例，I通道信號經AFC低通濾波器7得到下導頻與載波之間的頻率差別，其他信號被AFC低通濾波器7濾除，該信號經限幅器11得到±1的輸出，該±1的輸出信號用於開關下邊帶Q通道信號的相位誤差信號的極性，形成典型的AFC的S曲線。該S曲線的誤差信號的極性取決于振蕩頻率fB高於或低於載波頻率。如果fB高於載波頻率，該S曲線的誤差信號的極性取+1；如果fB低於載波頻率，該S曲線的誤差信號的極性取-1。該誤差信號經過APC低通濾波器13得到可以用於調整振蕩器的直流信號。當載波頻率被鎖定後，電路成為典型的鎖相環鎖定相位。上邊帶與下邊帶一樣，上邊帶I通道信號經AFC低通濾波器10得到上導頻與載波之間的頻率差別，其他信號被AFC低通濾波器10濾除，該信號經限幅器12得到±1的輸出，該±1的輸出信號用於開關上邊帶Q通道信號的相位誤差信號的極性，形成典型的AFC的S曲線。該S曲線的誤差信號的極性取決于振蕩頻率fA高於或低於載波頻率。如果fA高於載波頻率，該S曲線的誤差信號的極性取+1；如果fA低於載波頻率，該S曲線的誤差信號的極性取-1。該誤差信號經過APC低通濾波器14得到可以用於調整振蕩器的直流信號，當載波頻率被鎖定後，電路也成為典型的鎖相環鎖定相位。上下邊帶經過APC低通濾波器產生的直流信號經加法器15線性相加後調節振蕩器16和振蕩器17，從而得到所需要恢復的載波。
如果輸入信號是模擬信號，則圖4中所用低通濾波器、相移和乘法器等均為處理模擬信號的相應裝置；如果輸入信號是兩倍採樣後的數位訊號，則圖4中所用低通濾波器、相移和乘法器等均為處理數位訊號的相應裝置。
權利要求
1.一種利用雙導頻實現數位化傳輸中的載波恢復的裝置，主要包括下變頻單元、AFC低通濾波器、限幅器、乘法器、APC低通濾波器和加法器，其特徵在於下變頻單元包括下變頻單元(A)和下變頻單元(B)，下變頻單元(A)由振蕩器(17)、90°相移(8)、乘法器(4)和乘法器(5)構成，下變頻單元(B)由振蕩器(16)、90°相移(7)、乘法器(1)和乘法器(2)構成；下變頻單元(A)的I通道輸出信號進入AFC低通濾波器(10)，AFC低通濾波器(10)之後連接限幅器(12)，限幅器(12)的輸出進入乘法器(6)，乘法器(6)除了接受限幅器(12)的輸出外，還接受下變頻單元(A)的Q通道輸出信號，乘法器(6)之後連接APC低通濾波器(14)；下變頻單元(B)的I通道輸出信號進入AFC低通濾波器(9)，AFC低通濾波器(9)之後連接限幅器(11)，限幅器(11)的輸出進入乘法器(3)，乘法器(3)除了接受限幅器(11)的輸出外，還接受下變頻單元(B)的Q通道輸出信號，乘法器(3)之後連接APC低通濾波器(13)；APC低通濾波器(13)和APC低通濾波器(14)分別輸出的直流信號由加法器(15)線性相加後用於控制振蕩器(16)和振蕩器(17)，從而得到所需要恢復的載波。
2.根據權利要求1所述的數位化傳輸中的載波恢復裝置，其特徵在於所述裝置中所用的低通濾波器、相移和乘法器等均為處理模擬信號的相應裝置。
3.根據權利要求1所述的數位化傳輸中的載波恢復裝置，其特徵在於所述裝置中所用的低通濾波器、相移和乘法器等均為處理數位訊號的相應裝置。
全文摘要
本發明公開了一種利用雙導頻實現數位化傳輸中的載波恢復的裝置。與現有載波恢復裝置相比,該裝置的兩個下變頻單元都配有低通濾波器和限幅器,兩個APC低通濾波器輸出的直流信號由加法器線性相加後用於控制兩個變頻單元的振蕩器,從而實現載波恢復。該裝置能夠不受上下導頻信號相對幅度的影響而準確地實現載波恢復,適用範圍廣。
文檔編號H04L7/00GK1384650SQ0111581
公開日2002年12月11日 申請日期2001年4月30日 優先權日2001年4月30日
發明者張文軍, 夏勁松 申請人:上海奇普科技有限公司