２０１０年第ｌ０期 （总第１４５期） 幸固高新技术企业 Ｃｈｉｎａ Ｈｉ－Ｔｅｃｈ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ＮＯ．１Ｏ。２Ｏ１Ｏ （ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．１４５） ＭＳＫ信号定时恢复技术研究 张蜜，阎 啸，秦开宇 （电子科技大学空天科学技术研究院，四川成都６１００５４） 摘要：文章提出了一种ＭＳＫ信号全数字解调定时恢复方案，详细介绍了环路设计中的定时误差检测以及环路滤波器 和ＮＣ０设计，并利用ｍａｔａｌｂ对系统进行了仿真实现，对比了不同环路带宽下，定时误差的检测性能。 关键词：ＭＳＫ信号；定时误差检测；定时恢复技术；ＮＣＯ；环路设计 中图分类号￣ＴＰ３９３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２３７４（２０１０）１０—００４２～０２ ＭＳＫ信号是一种相位连续、包络恒定，占用带宽最小的 （ 为５＝ｒ— 时ｅ（ ）的数学期望，在该表达式中已经 二进制正交２ＦＳＫ信号，因其频带利用率高，带外辐射小，被 没有了０，所以该定时误差检测是对载波相位不敏感的。同 广泛地利用在数字通信系统中。对于ＭＳＫ的定时恢复，一般 时我们注意到在Ｎ＝４时ｓ（ａ）取得最大值而在Ｎ＝２时为０，因 有基于最大释然估计，最大后验概率估计的载波相位和定时 此当采样率为２／ 时，算法是无效的。 误差联合估计方法，但该方法在实际应用中实现比较复杂。 还有就是借鉴线性调制的方法，对信号进行处理，此方法需要 对载波相位进行先处理，否则将影响算法性能。另外还有ｄｅ 二、环路滤波器设计 信号通过定时误差检测之后得到的误差信号送入环路滤 Ｂｕｄａ在文献中提出的方法，此方法有很好的性能，不过在数 波器滤去高频噪声以减少定时误差抖动，并将输出数据用来控 字实现上也是有一定困难的。还有就是对接收到的信号直接 制ＮＣＯ产生插值基点和其小数部分，在本设计中环路滤波器 处理，从中选出最佳支路作为定时恢复后的信号等方法。而 采用理想积分滤波器，其离散时域环路滤波器的递归方程为 就系统实现结构，又有前馈和反馈之分，以及数据辅助和非数 ）＝ｙ（ｎ—１）＋ｃ２ （ ）一 一１）Ｊ＋ｃｌ｝ｘ ） （３） ＇＾， ＾，２ 据辅助之分。前馈结构能较快捕获信息，适合于突发通信，反 其中，ｃ，＝竺 ，ｃ：＝ ，（Ｏｎ为环路带宽， 为阻尼系 凡 ＾ ’ 馈结构能更准确恢复信号。数据辅助方式可以快速和准确地 。为 恢复同步，但同时增加了开销，降低了传输效率。本文采用的 数，环路增益为Ｋ＝Ｋ Ｋ。，其中 为鉴相器的增益，ＮＣＯ的增益。图２为环路滤波器结构。在本系统的实现中， 定时恢复方法能够独立于载波相位并且易于数字实现。 一、ＭＳＫ定时误差检测算法 我们取 ＝Ｏ．７０７， 根据不同的需要进行取值。 ＭＳＫ信号模型为 （ｆ）＝ｅＪ（２，ｒｆｏ √２ ／Ｔｅ抑 ’【１】，信号 经过前端的ＡＤ采样和去载波处理以后进入定时恢复环路， 我们假设采样时刻为ｔｍ＝ｋＴ＋ｎＴ．＋ ，其中 为码元周期， ／Ｎ为采样周期，ｋ＝ｉｎｔ（ｍ／Ｎ）， ＝ｍ ｍｏｄＮ，而 为定 ： 图２环路滤波器 时误差，对 ＋ 前后两点分别作一个码元的自相关后平方 并取所得结果之间差的实部，可以得到： ｅ（ｋ）：吼｛ｘ （ 一７ ＋ 一１） ［（．ｉ｝一１） —Ｔｓ＋￣ｋ一２】｝ 一三、插值点的控制 我们以一个码元四个点为例。原输入理想信号经过信道 ｍ｛ｘ （七 ＋Ｔｓ＋ ） ．２【（七一１）ｒ＋Ｔｓ＋ｒｋ－１】） ，、 和ＡＤ采样得到黑色粗线的采样点值，经过定时误差检测和 环路滤波得到控制ＮＣＯ的控制值。图３为ＮＣＯ输出与插值 其框图如图１所示，文献［２】中有详细推导过程，此处不 点输出关系图，ＮＣＯ的差分方程为：再赘述。 ｒ／（ｍ）＝ （ 一１）一Ｗ］ｍｏｄ—ｌ （４） 其中，７７ ）是第 时刻ＮＣＯ递减累加器中的值；Ｗ为 ＮＣＯ控制字。假设ＮＣＯ递减累加过程是一个连续时问函数 （ｆ），如图３虚线所示。图中（ｍ 一２） 是距离第ｋ个抽取时 刻蝎＝（％一２＋ 图１定时误差检测框图 ） 最近的前一个输入样点。ＮＣＯ累 加值在ｔ＝ｋＴ￣处下溢，而在下一个输入时刻（ １） 输出使 能信号。期望抽取位置／Ｘｍ。一２根据（ Ｆ－２）瓦和（ ｒ１） 时 ／（ｍ 一２）和７７（％一１）由下式计算得到。 由ＭＳＫ性质和其统计规律，可以得到其定时误差Ｓ曲线 刻对应ＮＣＯ累加值ｒ如（２）式所示： ）＝（ ２Ｅ，２ ｓｉｎ（ ｓｉｎ ２ｒｃ６） （２） （】一￣ｇ＇ｍｋ－２） ／ｌ ２ １－ｒ／（ｍ 一１） ｒ／（ｍ 一２） －－———－－－－－—－－－－—－－－－— （５） 一４２一