一种用于高速数字通信系统的位同步与滤波联合实现方法

摘要

本发明涉及一种用于高速数字通信系统的位同步与滤波联合实现方法，属于数字通信中的调制解调技术领域。本发明通过位同步模块与滤波器复用FFT单元及其输出数据的方式，即用一次FFT运算完成接收端滤波和位同步两步操作，并辅以与上述方法匹配的数据分段方案，实现高效、实时的数据输出，做到将位同步模块融入解调系统的滤波模块中，达到大幅降低解调系统运算量，节省硬件资源的效果，提高解调系统工作速率，能够实时输出数据，尤其适用于对传输速率有较高要求的场合，如高速数字通信系统。

主权项

1.一种用于高速数字通信系统的位同步与滤波联合实现方法，其特征如下：一、在发射机部分采用一种无重叠分段法对数据的分段滤波进行处理，包括如下步骤：步骤1、将待传输的二进制数据x(n)作P倍插零，P为任意偶数，然后每L点切分为一段，最后一段数据不足L点的可补0，得到x₁，x₂，...x_m共m段数据；步骤2、选择FIR滤波器，设其阶数为M，且M为任意奇数，时域系数为h(n)，频域系数为H(K)，且收、发两端所用的滤波器完全一致；令N＝L+2(M-1)且N为2的整数次幂，分别计算步骤1所得m段数据x₁，x₂，...x_m的N点快速傅里叶变换得到X₁(K)，X₂(K)，...，X_m(K)，并与滤波器的频域系数H(K)相乘得X₁′(K)＝X₁(K)H(K)X₂′(K)＝X₂(K)H(K)                                                 (1)……X_m′(K)＝X_m(K)H(K)对上述m个结果X₁′(K)，X₂′(K)，...，X_m′(K)作N点反向快速傅里叶变换可得圆周卷积结果x₁′，x₂′，...x_m′；步骤3、将步骤2得到的x₁′，x₂′，...x_m′分别截取前L+M-1点，即为各段数据滤波后输出的真值，将其顺序拼接串行输出；步骤4、将步骤3中的串行输出的数据送入D/A转换模块并调制到射频进行无线发射；二、在接收机部分完成滤波和位同步操作，并将最终输出的数据送入后续解调单元，具体处理步骤如下：步骤1、将s(n)每L+M-1点切分为一段，得到s₁，s₂，...s_m共m段数据；其中，s(n)是接收机接收信号经过下变频后的基带采样信号，采样倍数为P，即一个码元周期采P个数据点；步骤2、计算步骤1得到的s₁，s₂，...s_m的N点快速傅里叶变换S₁(K)，S₂(K)，...，S_m(K)，并分别与滤波器频域系数H(K)相乘得R₁(K)＝S₁(K)H(K)R₂(K)＝S₂(K)H(K)                               (2)……R_m(K)＝S_m(K)H(K)则R₁，R₂，...R_m是各段数据经收发两端滤波后的频谱函数；步骤3、频域定时误差检测，利用步骤2得到的R₁，R₂，...R_m分别计算每一段数据的相对定时误差ε₁，ε₂，...ε_m；具体方法如下式：$ϵ=\frac{1}{2\pi }\left\{\arg \right[R\left(K\right)]-\arg [R(K+\frac{N}{P})]-\frac{\pi }{T}(M-1)\}---\left(3\right)$在式(3)中，arg()表示对变量求相位且附加限制在(-π，π]区间内，最终求出的相位差值也应限制在(-π，π]区间；T为码元周期，M是滤波器阶数，绝对时间误差ε_T为相对定时误差ε与码元周期T的乘积；步骤4、将步骤3中得到的ε₁，ε₂，...ε_m以最小距离为准则量化为0，...，和共P种情况，分别对应于一个码元周期中的P个采样点；步骤5、通过在频域进行相位补偿的方式对步骤2所得数据完成定时恢复，具体方法如下式：$R_{11}\left(K\right)=R_1\left(K\right)e^{-j\frac{2\pi }{N}P{ϵ}_{1}K}$$R_{22}\left(K\right)=R_2\left(K\right)e^{-j\frac{2\pi }{N}P{ϵ}_{2}K}---\left(4\right)$……$R_{\mathrm{mm}}\left(K\right)=R_m\left(K\right)e^{-j\frac{2\pi }{N}P{ϵ}_{m}K}$步骤6、提取最佳采样点；将步骤5所得的R₁₁，R₂₂，...R_mm分别作N点反向快速傅里叶变换，得到各段数据的实际滤波结果为r₁₁(n)，r₂₂(n)，...r_mm(n)，且r₁₁(n)，r₂₂(n)，...r_mm(n)均已纠正了定时误差，即通过频域的相位补偿进行时域移位；此时分别对r₁₁(n)，r₂₂(n)，...r_mm(n)作P倍抽取，且起始点为第M点，则每段可得到L/P点，各段顺序衔接即为已实现位同步的基带信号采样点。