CN101290655B - 一种数字通信***的位同步恢复方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字通信***的位同步恢复方法和装置，利用匹配滤波原理预先对信号进行最佳检测，最大程度的减小噪声或干扰对位同步性能的影响，并且在同步环路中引入同步判决过程和相应的实现模块，根据当前同相积分器模块和正交积分器模块的积分结果，判断当前时刻是否已经实现同步，当判断为已经实现同步时，位同步信号不进行相位调整，当判断结果为未实现同步时，允许位同步信号进行相位调整，根据超前脉冲信号和滞后脉冲信号调整位同步信号的相位。从而有效抑制了跟踪过程中，环路反馈滞后性引起的振荡。
Description
技术领域
本发明涉及数字通信技术领域，尤其涉及一种数字通信***的位同步恢复方法和装置。
背景技术
在射频识别***中，为了实现基带解调，阅读器需要从接收信号中提取位同步，位同步误差对基带解调性能有很大的影响。射频识别***中，一般采用异步通信方式，要求阅读器在几个信号周期内迅速建立位同步。另一方面，由于标签本身和环境因素等原因，基带信号的频率波动范围较大，ISO18000-6(包括Type A、Type B和Type C)规定的标签反射信号误差一般为左右。位同步的建立时间和同步带宽都与调节步长成反比，这两方面都需要阅读器的同步装置具有较大的位同步调节步长。通过仿真和实践发现，由于反馈调节的滞后性，位同步装置在同步跟踪过程中会产生振荡，在位同步调整步长较大的情况下，会导致位同步策略失效，信号无法正确解调。
发明内容
本发明提出一种数字通信***的位同步恢复方法和装置，能够解决位同步调整步长较大的情况下，由于位同步环路反馈调节的滞后性，在跟踪过程中容易发生振荡，导致同步策略失效，信号无法正确解调的问题。
为此，本发明采取以下技术方案：
一种数字通信***的位同步恢复方法，包括以下步骤：
A、同相积分器模块和正交积分器模块同时对输入的基带信号分别进行同相积分和正交积分；
B、第一抽样保持模块对所述同相积分器模块积分结果进行抽样和极性判断保持，第二抽样保持模块对所述正交积分器模块积分结果进行抽样和极性判断保持；其中，第一抽样保持模块在所述同相积分器模块积分结果被清除之前进行抽样和极性判断保持，并保持到下一个抽样保持时刻；第二抽样保持模块在所述正交积分器模块积分结果被清除之前进行抽样和极性判断保持，并保持到下一个抽样保持时刻；
C、同步判决模块根据所述同相积分器模块和所述正交积分器模块的积分结果，判断位同步信号与输入的基带信号是否已经实现同步，并输出同步指示信号；
D、超前和滞后脉冲产生器模块根据所述第一抽样保持模块和所述第二抽样保持模块的输出以及所述同步判决模块输出的同步指示信号判断当前时刻位同步信号与输入的基带信号的相位关系，并发出相位调整信号；其中，如果所述位同步信号相位超前则所述超前和滞后脉冲产生器模块输出超前脉冲的相位调整信号，如果所述位同步信号滞后则所述超前和滞后脉冲产生器模块输出滞后脉冲的相位调整信号，当同步判决模块输出的同步指示信号为已经实现位同步时，则不输出相位调整信号；
E、相位调整器模块根据所述超前和滞后脉冲产生器模块输出的相位调整信号对位同步信号相位进行调整；
F、所述位同步信号控制所述同相积分器模块的积分结果清除，所述位同步信号的正交信号控制所述正交积分器模块的积分结果清除，形成动态反馈环路。
进一步地，上述方法还可包括：步骤C中，当所述同相积分器模块的积分结果的绝对值大于预先设定的阈值时，所述同步判决模块判断位同步信号与输入的基带信号已经实现同步。
进一步地，上述方法还可包括：步骤C中，当所述正交积分器的积分结果的绝对值小于预先设定的阈值时，所述同步判决模块判断位同步信号与输入的基带信号已经实现同步。
进一步地，上述方法还可包括：步骤C中，当所述同相积分器的积分结果的绝对值比上正交积分器的积分结果的绝对值大于预先设定的阈值时，所述同步判决模块判断位同步信号与输入的基带信号已经实现同步。
进一步地，上述方法还可包括：步骤D中，当所述同步判决模块输出的同步指示信号为未实现位同步时，由所述第一抽样保持模块和所述第二抽样保持模块的抽样保持结果判断所述位同步信号和所述输入的基带信号之间的相位关系。
进一步地，上述方法还可包括：步骤E中，当所述相位调整器模块收到超前脉冲信号时，位同步信号相位滞后一个调节步长，当所述相位调整器模块收到滞后脉冲信号时，位同步信号相位提前一个调节步长。
进一步地，上述方法还可包括：步骤F中，所述位同步信号的正交信号由所述位同步信号延迟半个同步周期而获得。
一种数字通信***的位同步恢复装置，包括同相积分器模块、正交积分器模块、第一抽样保持模块、第二抽样保持模块、同步判决模块、超前和滞后脉冲产生器模块、相位调整器模块和位同步信号控制模块；其中，
所述同相积分器模块，用于对输入的基带信号进行同相积分并把积分结果发给所述第一抽样保持模块和所述同步判决模块；
所述正交积分器模块，用于对输入的基带信号进行正交积分并把积分结果发给所述第二抽样保持模块和所述同步判决模块；
所述第一抽样保持模块，用于对所述同相积分器模块的积分结果进行抽样和极性判断保持；其中，所述第一抽样保持模块在所述同相积分器模块积分结果被清除之前进行抽样和极性判断保持，并保持到下一个抽样保持时刻；
所述第二抽样保持模块，用于对所述正交积分器模块的积分结果进行抽样和极性判断保持；其中，所述第二抽样保持模块在所述正交积分器模块积分结果被清除之前进行抽样和极性判断保持，并保持到下一个抽样保持时刻；
所述同步判决模块，用于判断位同步信号与输入的基带信号是否已经实现同步并输出同步指示信号给所述超前和滞后脉冲产生器模块；
所述超前和滞后脉冲产生器模块，用于根据所述第一抽样保持模块和所述第二抽样保持模块的输出以及所述同步判决模块输出的同步指示信号判断当前的位同步信号和输入的基带信号的相位关系，并发出相位调整信号；其中，如果所述位同步信号相位超前则所述超前和滞后脉冲产生器模块输出超前脉冲的相位调整信号，如果所述位同步信号滞后则所述超前和滞后脉冲产生器模块输出滞后脉冲的相位调整信号，当同步判决模块输出的同步指示信号为已经实现位同步时，则不输出相位调整信号；
所述相位调整器模块，用于接收所述超前和滞后脉冲产生器模块的输出，并对位同步信号相位进行调整；
所述位同步信号控制模块，用于控制所述同相积分器模块的积分结果清除，以及控制所述正交积分器模块的积分结果清除，形成动态反馈环路。
进一步地，上述装置还可包括：所述装置还包括延迟模块；其中，
所述延迟模块，用于对所述位同步信号延迟半个同步周期而获得所述位同步信号的正交信号。
采用了本发明的技术方案，具有以下有益效果：
1、利用匹配滤波原理预先对信号进行最佳检测，能够最大程度的减小噪声或干扰对位同步性能的影响；
2、在位同步反馈环路中引入同步判决过程和相应的实现模块，当判决为已经实现同步时，不再对位同步信号的相位进行调整，有效的抑制了环路的振荡现象，在同步调节步长较大或小信噪比时也可以得到良好的同步效果；
3、由于在保证同步性能的前提下，可以使用较大的同步调节步长，与较小得同步调节步长相比，减小了位同步捕捉所需要的时间，可以更迅速的建立位同步；
4、由在保证同步性能的前提下，可以使用较大的同步调节步长，从而增大了***的同步带宽，使***能够适应基带信号更大范围的频率波动，提高了***的适应能力；
5、能够利用硬件或软件方式实现，具有较大的灵活性，并且容易实现集成化，降低产品成本。
附图说明
图1是本具体实施方式中位同步恢复装置的机构示意图；
图2是本具体实施方式中位同步恢复的流程图；
图3是同相积分器模块、正交积分器模块和抽样保持器模块的信号时序图；
图4是未采用本方法时，位同步跟踪过程中发生环路振荡的效果图；
图5是采用本方法，对环路振荡的抑制效果图。
具体实施方式
下面结合附图，并通过具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明利用匹配滤波原理预先对信号进行最佳检测，最大程度的减小噪声或干扰对位同步性能的影响，并且在同步环路中引入同步判决过程和相应的实现模块，根据当前同相积分器模块和正交积分器模块的积分结果，判断当前时刻是否已经实现同步，当判断为已经实现同步时，位同步信号不进行相位调整，当判断结果为未实现同步时，允许位同步信号进行相位调整，根据超前脉冲信号和滞后脉冲信号调整位同步信号的相位。
图1是本具体实施方式中位同步恢复装置的机构示意图。如图1所示，位同步恢复装置包括同相积分器模块101、正交积分器模块102、第一抽样保持模块103、第二抽样保持模块104、同步判决模块105、超前和滞后脉冲产生器模块106、相位调整器模块107和延迟模块108，同相积分器模块101对输入的基带信号进行同相积分并把积分结果发给第一抽样保持模块103和同步判决模块105，正交积分器模块102用于对输入的基带信号进行正交积分并把积分结果发给第二抽样保持模块104和同步判决模块105，第一抽样保持模块103和第二抽样保持模块104分别用于对同相积分器模块101和正交积分器模块102的积分结果进行抽样和极性判断保持，同步判决模块105判断位同步信号与输入的基带信号是否已经实现同步并输出同步指示信号给超前和滞后脉冲产生器模块106，超前和滞后脉冲产生器模块106根据第一抽样保持模块103和第二抽样保持模块104的抽样保持结果以及同步判决模块105输出的同步指示信号判断位同步信号和输入的基带信号的相位关系，相位调整器模块107用于接收超前和滞后脉冲产生器模块106的输出的超前脉冲或滞后脉冲，并对位同步信号相位进行调整，延迟模块108对位同步信号进行延迟以获得位同步信号的正交信号，位同步信号控制同相积分器模块101的积分结果清除，正交信号控制正交积分器模块102的积分结果清除。
图2是本具体实施方式中位同步恢复的流程图。如图2所示，位同步恢复包括以下步骤：
步骤201、同相积分器模块和正交积分器模块对同时输入的基带信号分别进行同相积分和正交积分。
步骤202、第一抽样保持模块在同相积分器模块积分结果被清除之前进行抽样和极性判断保持，并保持到下一个抽样保持时刻，第二抽样保持模块在正交积分器模块积分结果被清除之前进行抽样和极性判断保持，并保持到下一个抽样保持时刻。
步骤203、同步判决模块根据同相积分器模块和正交积分器模块的积分结果，判断位同步信号与输入的基带信号是否已经实现位同步，并输出同步指示信号，同步指示信号包括已经实现位同步信号和未实现位同步信号。
本步骤中判断是否已经实现同步可以根据下列条件之一，或其中任意的组合：a)同相积分器模块的积分结果之绝对值大于某一固定或动态阈值，b)正交积分器的积分结果之绝对值小于某一固定或动态阈值，c)同相积分器的积分结果之绝对值比上正交积分器的积分结果之绝对值大于某一固定或动态阈值。
步骤204、当同步判决模块输出的同步指示信号为未实现位同步时，由第一抽样保持模块和第二抽样保持模块的抽样保持结果判断位同步信号和输入的基带信号之间的相位关系，如果位同步信号相位超前则超前和滞后脉冲产生器模块输出超前脉冲的相位调整信号，如果位同步信号滞后则超前和滞后脉冲产生器模块输出滞后脉冲的相位调整信号，当同步判决模块输出的同步指示信号为已经实现位同步时，则不输出相位调整信号。
步骤205、当相位调整器模块收到超前脉冲信号时，位同步信号相位滞后一个调节步长，当相位调整器模块收到滞后脉冲信号时，位同步信号相位提前一个调节步长。
步骤206、位同步信号延迟半个同步周期以获得位同步信号的正交信号，位同步信号控制同相积分器模块的积分结果清除，位同步信号的正交信号控制正交积分器模块的积分结果清除，形成动态反馈环路。
同相积分器模块、正交积分器模块和抽样保持器模块的信号时序如图3所示。
图4为未采用本方法时，位同步跟踪过程中发生环路振荡的效果图。在同步建立时间点之后，位同步信号由于环路振荡无法精确锁定信号的边沿，在理想位置左右摆动。图5为采用本方法，对环路振荡的抑制效果图。在同步建立时间点之后，位同步信号能够精确的锁定信号边沿，实现同步。
本具体实施方式利用了匹配滤波原理，首先对信号进行最佳检测，降低了干扰对位同步的影响。并且引入同步判断机制，在判断已经取得位同步时不再对位同步信号的相位进行调整，从而消除了由于位同步环路反馈调节的滞后性，在同步跟踪过程发生的振荡现象。
本发明可应用于电子标签到阅读器信号的位同步恢复，也可以应用于其它需要位同步恢复的数字通信***。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的定义为准。
Claims (9)
1.一种数字通信***的位同步恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、同相积分器模块和正交积分器模块同时对输入的基带信号分别进行同相积分和正交积分；
B、第一抽样保持模块对所述同相积分器模块积分结果进行抽样和极性判断保持，第二抽样保持模块对所述正交积分器模块积分结果进行抽样和极性判断保持；其中，第一抽样保持模块在所述同相积分器模块积分结果被清除之前进行抽样和极性判断保持，并保持到下一个抽样保持时刻；第二抽样保持模块在所述正交积分器模块积分结果被清除之前进行抽样和极性判断保持，并保持到下一个抽样保持时刻；
C、同步判决模块根据所述同相积分器模块和所述正交积分器模块的积分结果，判断位同步信号与输入的基带信号是否已经实现同步，并输出同步指示信号；
D、超前和滞后脉冲产生器模块根据所述第一抽样保持模块和所述第二抽样保持模块的输出以及所述同步判决模块输出的同步指示信号判断当前时刻位同步信号与输入的基带信号的相位关系，并发出相位调整信号；其中，如果所述位同步信号相位超前则所述超前和滞后脉冲产生器模块输出超前脉冲的相位调整信号，如果所述位同步信号滞后则所述超前和滞后脉冲产生器模块输出滞后脉冲的相位调整信号，当同步判决模块输出的同步指示信号为已经实现位同步时，则不输出相位调整信号；
E、相位调整器模块根据所述超前和滞后脉冲产生器模块输出的相位调整信号对位同步信号相位进行调整；
F、所述位同步信号控制所述同相积分器模块的积分结果清除，所述位同步信号的正交信号控制所述正交积分器模块的积分结果清除，形成动态反馈环路。
2.根据权利要求1所述的一种数字通信***的位同步恢复方法，其特征在于，步骤C中，当所述同相积分器模块的积分结果的绝对值大于预先设定的阈值时，所述同步判决模块判断位同步信号与输入的基带信号已经实现同步。
3.根据权利要求1所述的一种数字通信***的位同步恢复方法，其特征在于，步骤C中，当所述正交积分器的积分结果的绝对值小于预先设定的阈值时，所述同步判决模块判断位同步信号与输入的基带信号已经实现同步。
4.根据权利要求1所述的一种数字通信***的位同步恢复方法，其特征在于，步骤C中，当所述同相积分器的积分结果的绝对值比上正交积分器的积分结果的绝对值大于预先设定的阈值时，所述同步判决模块判断位同步信号与输入的基带信号已经实现同步。
5.根据权利要求1所述的一种数字通信***的位同步恢复方法，其特征在于，步骤D中，当所述同步判决模块输出的同步指示信号为未实现位同步时，由所述第一抽样保持模块和所述第二抽样保持模块的抽样保持结果判断所述位同步信号和所述输入的基带信号之间的相位关系。
6.根据权利要求1所述的一种数字通信***的位同步恢复方法，其特征在于，步骤E中，当所述相位调整器模块收到超前脉冲信号时，位同步信号相位滞后一个调节步长，当所述相位调整器模块收到滞后脉冲信号时，位同步信号相位提前一个调节步长。
7.根据权利要求1所述的一种数字通信***的位同步恢复方法，其特征在于，步骤F中，所述位同步信号的正交信号由所述位同步信号延迟半个同步周期而获得。
8.一种数字通信***的位同步恢复装置，其特征在于，包括同相积分器模块、正交积分器模块、第一抽样保持模块、第二抽样保持模块、同步判决模块、超前和滞后脉冲产生器模块、相位调整器模块和位同步信号控制模块；其中，
所述同相积分器模块，用于对输入的基带信号进行同相积分并把积分结果发给所述第一抽样保持模块和所述同步判决模块；
所述正交积分器模块，用于对输入的基带信号进行正交积分并把积分结果发给所述第二抽样保持模块和所述同步判决模块；
所述第一抽样保持模块，用于对所述同相积分器模块的积分结果进行抽样和极性判断保持；其中，所述第一抽样保持模块在所述同相积分器模块积分结果被清除之前进行抽样和极性判断保持，并保持到下一个抽样保持时刻；
所述第二抽样保持模块，用于对所述正交积分器模块的积分结果进行抽样和极性判断保持；其中，所述第二抽样保持模块在所述正交积分器模块积分结果被清除之前进行抽样和极性判断保持，并保持到下一个抽样保持时刻；
所述同步判决模块，用于判断位同步信号与输入的基带信号是否已经实现同步并输出同步指示信号给所述超前和滞后脉冲产生器模块；
所述超前和滞后脉冲产生器模块，用于根据所述第一抽样保持模块和所述第二抽样保持模块的输出以及所述同步判决模块输出的同步指示信号判断当前时刻位同步信号和输入的基带信号的相位关系，并发出相位调整信号；其中，如果所述位同步信号相位超前则所述超前和滞后脉冲产生器模块输出超前脉冲的相位调整信号，如果所述位同步信号滞后则所述超前和滞后脉冲产生器模块输出滞后脉冲的相位调整信号，当同步判决模块输出的同步指示信号为已经实现位同步时，则不输出相位调整信号；
所述相位调整器模块，用于接收所述超前和滞后脉冲产生器模块的输出，并对位同步信号相位进行调整；
所述位同步信号控制模块，用于控制所述同相积分器模块的积分结果清除，以及控制所述正交积分器模块的积分结果清除，形成动态反馈环路。
9.如权利要求8所述的一种数字通信***的位同步恢复装置，其特征在于，还包括延迟模块；其中，
所述延迟模块，用于对所述位同步信号延迟半个同步周期而获得所述位同步信号的正交信号。
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 518057 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE TO: 300308 DONGLI DISTRICT, TIANJIN |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150306 Address after: 300308, No. 8, Zhongxing Industrial base, No. seven, 2 East Road, Tianjin Airport Economic Zone Patentee after: ZTE INTELLIGENT IOT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 518057 Nanshan District high tech Industrial Park, Guangdong, South Road, science and technology, ZTE building, legal department Patentee before: ZTE Corp. |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room 401, building 12, east area, airport business park, No. 80, Huanhe North Road, free trade zone (Airport Economic Zone), Binhai New Area, Tianjin 300000 Patentee after: Gaoxing Zhilian Technology Co.,Ltd. Address before: 300308, No. 8, Zhongxing Industrial base, No. seven, 2 East Road, Tianjin Airport Economic Zone Patentee before: ZTE INTELLIGENT IOT TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Room 401, building 12, East Airport Business Park, 80 Huanhe North Road, Tianjin Binhai New Area pilot free trade zone (Airport Economic Zone) Patentee after: Zte Intelligent Iot Technology Co.,Ltd. Address before: Room 401, building 12, East Airport Business Park, 80 Huanhe North Road, Tianjin Binhai New Area pilot free trade zone (Airport Economic Zone) Patentee before: Gaoxing Zhilian Technology Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |