CN1588933A - 一种数字解调接收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种数字解调接收装置，包括实时解调模块、调制发射***及信道特征参数预测模块和同步时钟发生模块，其中：实时解调模块用于接收所述数字调制信号，并对其进行实时的解调，得到解调后的数字信号；调制发射***及信道特征参数预测模块用于接收所述数字调制信号，预测出调制发射***及信道的特征参数，并送到所述实时解调模块作为信道实时的特征参数，同步控制接收信号的解调；同步时钟发生模块用于产生所述实时解调模块和调制发射***及信道特征参数预测模块恢复时依赖于时间的参数所需的参考时钟。利用本发明装置，能够准确地进行发射调制***特征参数和信道特征参数的预测，同时能减少实时解调处理的运算量。
Description
技术领域
本发明涉及一种数字解调接收装置，尤其涉及一种在数字解调中进行发射调制***及信道特征参数预测的装置。
背景技术
在数字通信中，数字基带信号通过发送端的调制器调制到射频，然后由发射机发送到一定的信道进行传输。在调制发射的过程中，数字信号会受到本地振荡器的频偏、相位噪声、输出幅值误差以及调制误差等的影响；在传输的过程中，由于现实信道的不理想情况，信号也会受到如高斯白噪声、多径反射、信道串扰、不理想放大器的非线性失真等干扰的影响。因此，在接收端进行解调的时候，必须对信号进行载波频率恢复、载波相位恢复、信道均衡、定时恢复、噪声滤除等一系列工作，重新得到数字调制信号解调时所必须的载波信息、定时信息、对信道进行补偿以的信息以及噪声滤波器参数信息等。因此，在数字解调的过程中，最重要的任务之一就是对调制发射***的特征参数和信道的特征参数进行提取，建立发射***和传输信道的模型。特征参数的提取包括噪声预测、定时预测、载波频率预测、载波相位预测和信道传输函数的预测等。
但是，在现实设计中，准确的调制发射***特征参数和信道特征参数提取需要恢复未经过信道传输的原始信号，以此作为参考进行发射调制***及信道的预测。要做到这一点，必然涉及到非常复杂的运算和处理，由此带来了一系列的问题：首先，需要强大的实时数字信号处理能力，成本高昂；耗电量大，散热困难；其次，重新产生原始信号涉及到相当复杂的运算，难以做到实时处理；再次，如果不能进行实时处理，则需要很大的存储空间，对于实时数字处理器来说难以做到，如果另加存储器件，又增加了成本。
在以往的许多专利中，也提出了一些有关数字解调的方法。但是都没能解决以上所提出的问题，不能很好的进行实时数据解调。如在美国专利“DSPimplementation of a cellular base station receiver”，US PatentNo.5,764,704 June 9，1998，中公开了一种数字解调器，是采用传统的数字调制解调结构，运用简单直接的载波恢复方法。这样，在有噪声和失真的信道传输中，不能准确地进行载波频率恢复、载波相位恢复、均衡器系数以及噪声滤波器系数的产生。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种数字解调接收装置，能够准确地进行发射调制***特征参数和信道特征参数的预测，同时能减少实时解调处理的运算量。
为此，本发明提供了一种数字解调接收装置，包括实时解调模块，其特点是，还包括调制发射***及信道特征参数预测模块和同步时钟发生模块，其中：
所述实时解调模块用于接收所述数字调制信号，并对其进行实时的解调，得到解调后的数字信号；
所述调制发射***及信道特征参数预测模块用于接收所述数字调制信号，预测出调制发射***及信道的特征参数，并送到所述实时解调模块作为信道实时的特征参数，同步控制接收信号的解调；
所述同步时钟发生模块用于产生所述实时解调模块和调制发射***及信道特征参数预测模块恢复时依赖于时间的参数所需的参考时钟。
进一步地，上述数字解调接收装置还可具有以下特点：所述调制发射***及信道特征参数预测模块采用离线处理结构，用一组数据所预测出的特征参数代替信道实时的特征参数。
进一步地，上述数字解调接收装置还可具有以下特点：所述调制发射***及信道特征参数预测模块重复的利用采集的数据，通过循环控制的方式，不停的调整调制发射***及信道的各项特征参数，直到达到最接近实际情况的值。
进一步地，上述数字解调接收装置还可具有以下特点：所述调制发射***及信道特征参数预测模块送到所述实时解调模块的参数包括载波的频率和相位、噪声滤波参数、非线性失真补偿参数以及采样定时信息。
进一步地，上述数字解调接收装置还可具有以下特点：所述实时解调模块包括混频单元、基带滤波单元、定时判决单元和信道均衡单元，其中：
所述混频单元，用于将接收的数字调制信号与其同频同相的载波信号进行混频，得到含有基带数据的信号，输出至基带滤波单元，该载波信号由所述调制发射***及信道特征参数预测模块提供；
所述基带滤波单元，用于从混频后的信号中取出数字解调出的基带信号输出到定时判断单元，其中滤波器的微调和补偿、信道间的噪声滤波参数以及三阶非线性失真的补偿参数由所述调制发射***及信道特征参数预测模块提供；
所述定时判决单元，用于对解调出的基带数字信号在正确的定时位置，按照符号率进行采样，得到传输的原始符号输出到信道均衡单元，其中采样的定时信息由调制发射***及信道特征参数预测模块提供。
进一步地，上述数字解调接收装置还可具有以下特点：所述实时解调模块还包括信道均衡单元，由调制发射***及信道特征参数预测模块得到的均衡器实部或者实部和虚部的均衡系数，形成信道的均衡滤波器，对所述定时判决单元输出的经解调采样的数字符号进行信道均衡滤波。
进一步地，上述数字解调接收装置还可具有以下特点：所述调制发射***及信道特征参数预测模块包括传输数据恢复单元、数字调制单元、调制发射***及信道模型、分析比较单元和特征参数预测单元，其中：
所述传输数据恢复单元，接收由信道传输过来的数字调制信号，在一定的信道的情况下对接收到的调制信号进行解调，恢复出经过信道失真影响的基带数据；
所述数字调制单元，将解调出的数据按照发送端的调制方式重新调制成射频信号，然后送入调制发射***及信道模型；
所述调制发射***及信道模型，由所述特征参数预测单元得到调制发射***及信道的信道噪声大小、信道反射失真情况、对载波的频率和相位偏移量以及定时偏移等参数，模拟出一个供调制到射频的数字信号通过的调制发射***及信道；
所述分析比较单元，将通过调制发射***及信道模型的调制数据和接收到的通过实际信道的调制数据进行比较和分析，将分析比较的结果送给特征参数预测模块；
所述特征参数预测单元，根据分析比较单元的比较结果，自适应地调整调制发射***及信道的各项参数，并将这些参数送入调制发射***及信道模型，对重新产生的调制信号进行实际调制发射***及信道的模拟。
进一步地，上述数字解调接收装置还可具有以下特点：所述同步时钟发生模块输出的同步时钟用于分析比较单元接收的由所述调制发射***和信道模型输出的调制信号与通过实际信道的数字调制信号的同步。
进一步地，上述数字解调接收装置还可具有以下特点：所述调制发射***及信道特征参数预测模块是连续处理数据的，且分析比较单元接收的由所述调制发射***和信道模型输出的调制信号与通过实际信道的数字调制信号通过一个主时钟来控制，并以给信号打时间戳的方式使两者的载波频率、载波相位、定时信息相同步。
进一步地，上述数字解调接收装置还可具有以下特点：所述调制发射***及信道特征参数预测模块会告知实时解调模块那些是必要的功能。
本发明的装置根据调制发射***及信道各个特征参数相对稳定的特性，把调制发射***及信道特征参数的预测从实时解调模块分离开来。这样既可以减轻数字处理器件的运算负担，做到真正的实时解调，而且由于数据是离线处理的，可以重复利用采集数据，在初步建立调制发射***及信道模型的基础上通过循环控制的方式，不停的调整调制发射***及信道的各项特征参数，拟合实际情况，达到与真实情况的最接近的状态，从而准确解调数字调制的信号。
附图说明
图1是本发明实施例装置的总体结构图；
图2是本发明实施例离线的调制发射***及信道特征参数预测模块的结构图。
具体实施方式
虽然调制发射***及信道特征参数的提取相当困难，但大多数调制发射***的各项参数相对稳定；通信***传输信道的噪声大部分满足正态分布或其它噪声模型，信道的失真情况也相对固定，信道总是一个各项参数相对稳定的时变或非时变***。
针对这种情况，本发明所设计装置的整体结构如图1所示，分成了三个模块：实时解调模块、调制发射***及信道特征参数预测模块以及同步时钟发生模块。图1的结构适用于正交和非正交的调制***。
如图所示，接收的数字调制信号分别进入实时解调模块和调制发射***及信道特征参数预测模块。调制发射***及信道特征参数预测模块通过离线的计算分析，得到调制发射***及信道的模型，恢复出与接收到的数字调制信号同频同相的载波、信道均衡时所使用的滤波器抽头系数以及定时信息等。然后，通过一个主时钟的控制，将这些参数信息送到实时解调模块去同步控制接收信号的解调，最后准确地解调出受到调制发射***误差和信道失真影响的数字调制信号。
下面将详细描述各个模块的功能及实现。
实时解调模块，这一部分即实时数字调制信号的数字解调部分，其中包括噪声滤波和信道滤波。由于本***的设计中，将对调制发射***及信道各特征参数的预测从数字解调模块中分离出去，进行离线处理。因此，大大减轻了该数字解调模块的运算负担，能够很容易地进行实时数字解调。该实时解调模块进一步包括混频单元、基带滤波单元、定时判决单元和信道均衡单元，其中：
混频单元，将接收的数字调制信号与其同频同相的载波信号进行混频，得到含有基带数据的信号，输出至基带滤波单元，其中，载波由离线的调制发射***及信道特征参数预测模块提供。
基带滤波单元，从混频后的信号中取出数字解调出的基带信号输出到定时判断单元。其中滤波器的微调和补偿、信道间的噪声滤波参数以及三阶非线性失真的补偿参数由离线的调制发射***及信道特征参数预测模块决定。
定时判决单元，对解调出的基带数字信号在正确的定时位置，按照符号率进行采样，得到传输的原始符号输出到信道均衡单元。其中采样的定时信息由离线的调制发射***及信道特征参数预测模块确定。
信道均衡单元，由离线的调制发射***及信道特征参数预测模块得到的均衡器实部(或者实部和虚部)的均衡系数，形成所述信道的均衡滤波器，对经过解调采样的数字符号进行进一步的信道均衡滤波，补偿信号收到的调制发射***误差的影响和信道传输中所受到信道失真的影响，以及弥补一些载波恢复中相位的偏差，得到更好的解调效果。
根据不同的调制方式和信道情况，不是所有的解调装置都需要以上所有的功能模块。在本装置的设计中，调制发射***及信道特征参数预测模块会告知实时解调模块那些是必要的功能，以简化解调过程，节省功耗。例如，在抗反射的调制***中，信道均衡就是不需要的。
图2即是离线的调制发射***及信道特征参数预测模块的结构示意图，进一步包括传输数据恢复单元、数字调制单元、调制发射***及信道模型、分析比较单元和特征参数预测单元，其中：
传输数据恢复单元，接收由信道传输过来的数字调制信号，在一定的信道的情况下对接收到的调制信号进行解调，恢复出经过信道失真影响的基带数据。该解调过程通常包括噪声干扰滤波、载波频率恢复、载波相位恢复、定时恢复、非线性失真校验、自适应均衡、前向纠错和自动增益控制等过程。
数字调制单元，将解调出的数据按照发送端的调制方式重新调制成射频信号，然后送入调制发射***及信道模型中。
调制发射***及信道模型，由特征参数预测单元得到调制发射***及信道的信道噪声大小、信道反射失真情况、对载波的频率和相位偏移量以及定时偏移等参数，模拟出一个调制发射***及信道，将重新调制到射频的数字信号通过该调制发射***及信道。
分析比较单元，将通过调制发射***及信道模型的调制数据和接收到的通过实际信道的调制数据进行比较和分析，将分析比较的结果送给特征参数预测模块，如果信道特征参数预测得非常准确，两路数据统计特性应该相似或非常接近。
特征参数预测单元，根据分析比较单元的比较结果，自适应地调整调制发射***及信道的各项参数，包括：信道传输函数、噪声情况、载波频率和相位偏移情况、定时偏移情况等。这些参数送入传输数据恢复单元和调制发射***及信道模型，对重新产生的调制信号进行实际调制发射***及信道的模拟。
以上的所有功能是一个动态的循环控制的过程，不断调整信道的各种特征参数，最终达到参数的准确估计，并输出到实时解调模块，实现正确解调。
同步时钟发生模块产生恢复时依赖于时间的参数所需的参考时钟。这些依赖于时间的参数包括载波频率、载波相位和定时信息等。在准确的时钟控制下，这些信息能够正确地恢复并用于实时解调模块。
在装置中，主要有以下两种情况需要同步控制：一种是实时解调模块和调制发射***及信道特征参数预测单元需要通过同步时钟发生模块进行同步；另一种是恢复之后的基带信号经调制发射***及信道模型的传输，进入分析比较单元与接收到的通过实际信道的调制信号进行比较时，对于分析比较单元的这两路输入将会被同步时钟发生模块所同步。本实施例的同步控制是以给信号打时间戳的方式进行的，使得载波频率、波相位、定时信息等可以和解调数据相同步。
虽然上述参数预测采用离线方式，用一组数据所预测出的特征参数代替信道实时的特征参数，但是是连续处理数据的。
综上所述，本发明利用调制发射***及信道各项参数相对稳定的特点，对调制发射***及信道特征参数的预测采用离线的处理方式，用一组数据所预测出的特征参数代替信道实时的特征参数，从而将调制发射***及信道特征参数预测从解调中分离出来，减少解调模块的运算量，实时的处理单元能够根据信道和传输器的情况进行设置，只进行必须的解调功能，可以提高性能，减少不必要的处理和功耗，实现真正的实时解调。
Claims (10)
1、一种数字解调接收装置，包括实时解调模块，其特征在于，还包括调制发射***及信道特征参数预测模块和同步时钟发生模块，其中：
所述实时解调模块用于接收所述数字调制信号，并对其进行实时的解调，得到解调后的数字信号；
所述调制发射***及信道特征参数预测模块用于接收所述数字调制信号，预测出调制发射***及信道的特征参数，并送到所述实时解调模块作为信道实时的特征参数，同步控制接收信号的解调；
所述同步时钟发生模块用于产生所述实时解调模块和调制发射***及信道特征参数预测模块恢复时依赖于时间的参数所需的参考时钟。
2、如权利要求1所述的数字解调接收装置，其特征在于，所述调制发射***及信道特征参数预测模块采用离线处理结构，用一组数据所预测出的特征参数代替信道实时的特征参数。
3、如权利要求2所述的数字解调接收装置，其特征在于，所述调制发射***及信道特征参数预测模块重复的利用采集的数据，通过循环控制的方式，不停的调整调制发射***及信道的各项特征参数，直到达到最接近实际情况的值。
4、如权利要求1所述的数字解调接收装置，其特征在于，所述调制发射***及信道特征参数预测模块送到所述实时解调模块的参数包括载波的频率和相位、噪声滤波参数、非线性失真补偿参数以及采样定时信息。
5、如权利要求1所述的数字解调接收装置，其特征在于，所述实时解调模块包括混频单元、基带滤波单元、定时判决单元和信道均衡单元，其中：
所述混频单元，用于将接收的数字调制信号与其同频同相的载波信号进行混频，得到含有基带数据的信号，输出至基带滤波单元，该载波信号由所述调制发射***及信道特征参数预测模块提供；
所述基带滤波单元，用于从混频后的信号中取出数字解调出的基带信号输出到定时判断单元，其中滤波器的微调和补偿、信道间的噪声滤波参数以及三阶非线性失真的补偿参数由所述调制发射***及信道特征参数预测模块提供；
所述定时判决单元，用于对解调出的基带数字信号在正确的定时位置，按照符号率进行采样，得到传输的原始符号输出到信道均衡单元，其中采样的定时信息由调制发射***及信道特征参数预测模块提供。
6、如权利要求5所述的数字解调接收装置，其特征在于，所述实时解调模块还包括信道均衡单元，由调制发射***及信道特征参数预测模块得到的均衡器实部或者实部和虚部的均衡系数，形成信道的均衡滤波器，对所述定时判决单元输出的经解调采样的数字符号进行信道均衡滤波。
7、如权利要求1所述的数字解调接收装置，其特征在于，所述调制发射***及信道特征参数预测模块包括传输数据恢复单元、数字调制单元、调制发射***及信道模型、分析比较单元和特征参数预测单元，其中：
所述传输数据恢复单元，接收由信道传输过来的数字调制信号，在一定的信道的情况下对接收到的调制信号进行解调，恢复出经过信道失真影响的基带数据；
所述数字调制单元，将解调出的数据按照发送端的调制方式重新调制成射频信号，然后送入调制发射***及信道模型；
所述调制发射***及信道模型，由所述特征参数预测单元得到调制发射***及信道的信道噪声大小、信道反射失真情况、对载波的频率和相位偏移量以及定时偏移等参数，模拟出一个供调制到射频的数字信号通过的调制发射***及信道；
所述分析比较单元，将通过调制发射***及信道模型的调制数据和接收到的通过实际信道的调制数据进行比较和分析，将分析比较的结果送给特征参数预测模块；
所述特征参数预测单元，根据分析比较单元的比较结果，自适应地调整调制发射***及信道的各项参数，并将这些参数送入调制发射***及信道模型，对重新产生的调制信号进行实际调制发射***及信道的模拟。
8、如权利要求7所述的数字解调接收装置，其特征在于，所述同步时钟发生模块输出的同步时钟用于分析比较单元接收的由所述调制发射***和信道模型输出的调制信号与通过实际信道的数字调制信号的同步。
9、按照权利要求7所述的数字解调接收装置，其特征在于，所述调制发射***及信道特征参数预测模块是连续处理数据的，且分析比较单元接收的由所述调制发射***和信道模型输出的调制信号与通过实际信道的数字调制信号通过一个主时钟来控制，并以给信号打时间戳的方式使两者的载波频率、载波相位、定时信息相同步。
10、如权利要求1所述的数字解调接收装置，其特征在于，所述调制发射***及信道特征参数预测模块会告知实时解调模块那些是必要的功能。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 200410074648 CN1588933A (zh) | 2004-09-10 | 2004-09-10 | 一种数字解调接收装置 |
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| CN 200410074648 CN1588933A (zh) | 2004-09-10 | 2004-09-10 | 一种数字解调接收装置 |
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2004
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