一種結(jié)合使能控制的采樣鐘同步實現(xiàn)方法

摘 要： 許多通信場景中調(diào)制信號不能完全滿足過零特性，常用檢測方法都不能直接應用，為了解決這個問題，采用了一種結(jié)合使能控制的采樣鐘同步方法。通過使能信號控制環(huán)路中的Gardner定時誤差檢測模塊，達到環(huán)路收斂的目的。該方法既利用了通常的Gardner算法結(jié)構(gòu)，具有低復雜度特性，又保證了環(huán)路可以可靠工作。在實驗過程中給出了具體的工程實現(xiàn)流程，并通過仿真驗證了該方法的有效性。

關鍵詞： 使能控制； 采樣鐘； 同步； Gardner算法結(jié)構(gòu)

中圖分類號： TN911.7?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）11?0145?03

0 引 言

出于實現(xiàn)成本和復雜度考慮，數(shù)字通信接收機通常采用固定頻率晶振實現(xiàn)信號采樣。由于工藝原因，實際頻率和額定頻率之間會存在不可避免的頻率誤差，從而使得基于數(shù)字電路實現(xiàn)的采樣鐘恢復環(huán)路是多數(shù)系統(tǒng)中的必不可少的模塊之一。

目前，針對不同場景，學者們已經(jīng)提出了多種采樣鐘恢復算法[1?3]，它們的基本架構(gòu)類似，主要區(qū)別在于定時誤差檢測采用的算法不同，而且對輸入信號的特性要求也不同。縱觀這些定時誤差檢測算法，最常用的包括Gardner檢測算法[4?5]和相關檢測算法[2]。其中，前者要求輸入檢測器的數(shù)據(jù)率為符號率的兩倍，而且數(shù)據(jù)中的過零點要足夠多，目前，這種方法已經(jīng)成功應用到歐洲D(zhuǎn)VB?C、美國ATSC?T等多種系統(tǒng)接收機實現(xiàn)中。另外，由于衛(wèi)星通信中多采用低階QPSK等調(diào)制方式，滿足其對過零特性的要求，Gardner算法在衛(wèi)星通信領域也有很大的應用前景，如DVB?S/DVB?S2等系統(tǒng)接收機。相關檢測算法適合發(fā)送信號中包含一段已知的訓練信號，且該段數(shù)據(jù)的自相關特性較優(yōu)，算法需要輸入的數(shù)據(jù)率是符號率的四倍，相關檢測算法也有很廣泛的應用，也涌現(xiàn)了許多改進算法以及在基本構(gòu)架基礎上的并行實現(xiàn)方法[6?11]。

但是，實際的通信體制中，存在許多場景，僅部分信號滿足過零特性，如僅有一段數(shù)據(jù)采用過零特性較好的調(diào)制方式，其他數(shù)據(jù)采用OFDM調(diào)制或者其他調(diào)制方式。此時，上文提到的兩種檢測方法都不能直接應用。出于這種考慮，本文給出了一種結(jié)合使能控制的采樣鐘同步實現(xiàn)方法，該方法既利用了通常的Gardner算法結(jié)構(gòu)，具有低復雜度特性，又保證了環(huán)路可以可靠工作。

1 典型的基于Gardner算法的采樣鐘同步環(huán)路

如圖1所示，基于Gardner算法的采樣鐘同步環(huán)路包括四個主要部分：內(nèi)插濾波器、Gardner定時誤差檢測器、低通濾波器和數(shù)控振蕩器。內(nèi)插濾波器根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)序列和小數(shù)因子內(nèi)插得到新的數(shù)據(jù)符號，可以采用三角內(nèi)插、分段拋物內(nèi)插等實現(xiàn)，其內(nèi)插性能決定了環(huán)路的恢復精度；低通濾波器實現(xiàn)對估計誤差的濾波，其帶寬決定了環(huán)路是否收斂、收斂速度以及收斂精度；數(shù)控振蕩器根據(jù)濾波器輸出計算符號率使能信號和兩倍的符號率使能信號，其中前者控制濾波器，后者控制Gardner定時誤差檢測器。Gardner定時誤差檢測器用三個連續(xù)的采樣點來求得定時誤差，即：