一种定时同步锁定检测方法技术

本发明专利技术公开了一种定时同步锁定检测方法，利用数控振荡器输出的分数间隔，经过数学变换、平滑滤波，输出定时同步锁定检测信号，若满足时，则判定定时同步环路锁定，其中为锁定门限值，为振荡幅值。本发明专利技术提供的定时同步锁定检测方法实现方式简单，实用性强，易于推广，在MPSK高阶调制和低信噪比条件下仍能提供可靠的检测结果。结果。结果。

【技术实现步骤摘要】
一种定时同步锁定检测方法


[0001]本专利技术涉及同步检测
，尤其是一种定时同步锁定检测方法。

技术介绍

[0002]在数字通信系统中，由于发送端和接收端各自采用独立的时钟源，时钟频率的差异及信号在信道传输过程中的延迟，会导致接收端的采样周期与发送端不同，进而导致采样点数据的信噪比变差，并且当时钟偏差累积到一定程度，便会产生误码。因此，需要在接收端进行定时同步，从而获得与发送端相同的采样时钟和最佳采样点。
[0003]根据是否使用导频信号，可以将定时同步算法分为外同步法与自同步法两类。外同步法在发送端增加用于同步的信号（即导频），接收端将该信号提取出来用于同步。自同步法由接收端直接从数字信号中提取位同步信号，又分为滤波法和锁相法，其中，滤波法通过对数字信号进行某种变换提取同步信息，而锁相法在接收端使用鉴相器提取接收码元的定时偏差，并通过锁相环路调节定时偏差，直到码元同步为止，即环路达到锁定状态。
[0004]外同步法需要消耗一定的频带和信号功率，而自同步法不需要估计收发信号间的相对延迟，并且不需要消耗额外的频带和信号功率，因此自同步法的使用更为广泛，其中使用较多的自同步法是锁相环法。锁相环法由插值滤波器、定时误差检测器、环路滤波器和数控振荡器四个模块构成定时同步环路，如图1所示。模拟接收信号经过本地时钟采样后，得到数字信号；插值滤波器对进行插值滤波后，得到数字信号；定时误差检测器对进行定时误差估计运算（根据Gardner或其他算法）后，得到定时误差信号；环路滤波器滤除中的带外高斯噪声和高频成分后，得到步长控制信号；数控振荡器在的控制下通过溢出计数的方式来确定差值基准信号和分数间隔信号；最后插值滤波器利用和完成新一轮的插值计算，从而形成一个闭环反馈的环路。当同步环路收敛时，数字信号就是后续模块所需的输入信号，至此完成定时同步过程。
[0005]在使用定时同步环路时，需要对同步锁定状态进行检测，从而判断是否可以进行帧同步、载波同步等后续操作。目前已有的定时同步检测方法，在实际应用中都存在一定的局限性。以《Lock Detectors for Timing Recovery》（G. Karam, V. Paxal, and M. Moeneclaey, Proc. ICC, pp. 1281
‑
1285, June 1996.）为例，该文献提出了两种检测方法，其中检测器A在接收端需要采用4倍的采样率，实现成本较高；而检测器B仅需采用2倍的采样率，但是受输入信号幅度影响较大。此外，该文献提供的检测方法在MPSK高阶调制（M>4）和低信噪比条件下，检测性能较差。

技术实现思路

[0006]针对定时同步锁定检测存在的技术问题，本专利技术提供了一种定时同步锁定检测方法，实现方式简单，并且可以在MPSK高阶调制和低信噪比条件下提供可靠的检测结果。
[0007]一种定时同步锁定检测方法，利用数控振荡器输出的分数间隔，经过数学变换、平滑滤波，输出定时同步锁定检测信号，若满足时，则判定定时同步环路锁定，其中为锁定门限值，为振荡幅值。
[0008]进一步的，对分数间隔进行数学变换的变换式为，为变换后的分数间隔。
[0009]进一步的，平滑滤波采用线性滤波器，平滑滤波后输出的，其中为定时误差信号，为两次变换后的分数间隔的差值，为滤波因子，。
[0010]进一步的，锁定门限值，其中、均为权重系数，SNR表示信噪比，表示关于SNR的函数；优选的，与调制阶数相关。
[0011]或者，锁定门限值，其中、、、均为权重系数，SNR表示信噪比，、表示关于SNR的函数，为锁定门限值分段点；优选的，、与调制阶数相关；或者，锁定门限值，其中、、、、、均为权重系数，SNR表示信噪比，、、表示关于SNR的函数，、为锁定门限值分段点； 优选的，、、与调制阶数相关。
[0012]本专利技术提供的定时同步锁定检测方法实现方式简单，实用性强，易于推广，在MPSK高阶调制和低信噪比条件下仍能提供可靠的检测结果。
附图说明
[0013]图1为现有的定时同步环路示意图；图2为本专利技术提供的定时同步锁定检测原理框图；图3为QPSK情景下，定时同步锁定检测方法的性能对比图；图4a为QPSK，SNR=10dB情景下参考同步锁定检测器的检测结果；图4b为QPSK，SNR=10dB情景下实施例2的检测结果；图5a为QPSK，SNR=
‑
5dB情景下参考同步锁定检测器的检测结果；图5b为QPSK，SNR=
‑
5dB情景下实施例2的检测结果；图6a为32PSK，SNR=10dB情景下参考同步锁定检测器的检测结果；图6b为32PSK，SNR=10dB情景下实施例2的检测结果。
具体实施方式
[0014]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本专利技术限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本专利技术的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本专利技术从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
[0015]实施例1现有技术中，分数间隔是数控振荡器提供给插值滤波器，用于下一轮插值计算的。本专利技术创造性地将分数间隔用于定时同步锁定检测，提出一种实现方式简单、实用性强的定时同步锁定检测方法。
[0016]参照图2，本专利技术利用数控振荡器输出的分数间隔 ，经过数学变换、平滑滤波，输出定时同步锁定检测信号，若满足时，则判定定时同步环路锁定，其中为锁定门限值，为振荡幅值。
[0017]实践中，分数间隔通常以0.5为中心上下波动。对分数间隔进行数学变换的变换式为，为变换后的分数间隔。例如，当=0.4或=0.6时，=0.4。
[0018]本实施例中，平滑滤波采用线性滤波器，平滑滤波后输出的，其中为两次变换后的分数间隔的差值，为滤波因子，。此处的值越小，对系统状态的突变越不敏感，本实施例中，均取值2
‑8。
[0019]锁定门限值、振荡幅值的取值对检测结果也有着一定影响，其较优的取值是在具体应用场景下通过试验得到的。通常来说，锁定门限值与信噪比SNR线性相关，振荡幅值为常数。下面在QPSK情景下（QPSK情景下，调制阶数M=4），通过多个对比例对锁定门限值、振荡幅值的取值对检测结果的影响进行讨论。
[0020]对比例1，锁定门限值计算公式采用，此处的锁定门限值与信噪比SNR线性相关。
[0021]锁定门限值试验优选值，其中，，；振荡幅值试验优选值，其中M表示调制阶数。
[0022]由于M=4，因此锁定门限值试验优选值，。
[0023]对比例2，锁定门限值计算公式采用，此处的锁定门限值与信噪比SNR分段（两段）线性相关。
[0024]锁定门限值试验优选值，其中、、、、；振荡幅值试验优选值，其中M表示调制阶数。
[0025]由于M=4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定时同步锁定检测方法，其特征在于，利用数控振荡器输出的分数间隔，经过数学变换、平滑滤波，输出定时同步锁定检测信号，若满足时，则判定定时同步环路锁定，其中为锁定门限值，为振荡幅值。2.根据权利要求1所述的定时同步锁定检测方法，其特征在于，对分数间隔进行数学变换的变换式为，为变换后的分数间隔。3.根据权利要求1所述的定时同步锁定检测方法，其特征在于，平滑滤波采用线性滤波器，平滑滤波后输出的，其中为定时误差信号，为两次变换后的分数间隔的差值，为滤波因子，。4.根据权利要求1所述的定时同步锁定检测方法，其特征在于，锁定门限值，其中、均为权重系数，SNR表示信噪比，表示关...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵靓，张靖，周家喜，黄子轩，何家皓，徐思远，曹山，郭伟，李湘豪，刘振语，戴世纪，
申请(专利权)人：天地信息网络研究院安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：