[發明專利]一種任意碼速率自適應的QPSK解調系統及方法

有效

• 申請號: 201710190066.5
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN107040486B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 王海;鄭東莉;張敏;劉巖;趙偉;秦紅波
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L27/227
• 分類號: H04L27/227;H04L27/233;H04L27/38;H04L25/02
• 代理公司: 61205 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 韋全生;王品華<國際申請>=<國際公布>

1.一種任意碼速率自適應的正交相移鍵控QPSK解調系統，其特征在于：包括數據采集模塊、最佳采樣率選擇模塊、濾波系數生成模塊、自適應Costas環模塊、重采樣模塊和位同步判決輸出模塊，其中：

數據采集模塊，用于根據該模塊的采樣時鐘，將接收的模擬調制信號S₁轉化為高速數字信號S₂或低速數字信號S₃；

最佳采樣率選擇模塊，包括碼速率估計子模塊和最佳采樣頻率計算子模塊；

所述數據采集模塊和最佳采樣率選擇模塊形成閉環反饋結構，數據采集模塊以該模塊所支持的最高采樣頻率f_max對模擬調制信號S₁進行采樣，將S₁轉化為高速數字信號S₂；碼速率估計子模塊對S₂的碼速率進行估計，得到碼速率估計結果rb；最佳采樣頻率計算子模塊根據rb和調制端與解調端約定的載波速率f_c計算數據采集模塊的最佳采樣頻率f_s；數據采集模塊以f_s對S₁進行采樣，將S₁轉化為低速數字信號S₃；

濾波系數生成模塊，用于根據高速數字信號S₂的碼速率估計結果rb和數據采集模塊的最佳采樣頻率f_s的計算結果，實時設計自適應Costas環模塊中的低通濾波器，并將該低通濾波器的濾波系數輸出；

所述自適應Costas環模塊，包括兩個數字下變頻器、兩個低通濾波器、鑒相器、帶寬可變環路濾波器和數控振蕩器，其中：

數控振蕩器，用于產生本地載波信號f₀，該本地載波信號f₀的初始頻率為調制端與解調端約定的載波速率f_c，運行時頻率為根據誤差信號error不斷調整得到的頻率；

數字下變頻器，用于根據本地載波信號f₀對低速數字信號S₃進行下變頻，得到I路下變頻后數字信號S_i和Q路下變頻后數字信號S_q并輸出；

低通濾波器，用于根據濾波系數生成模塊輸出的濾波系數對I路下變頻后數字信號S_i和Q路下變頻后數字信號S_q分別進行低通濾波并輸出；

鑒相器，用于根據兩個低通濾波器的濾波結果，計算低速數字信號S₃的載波與本地載波信號f₀之間的相位差θ；

帶寬可變環路濾波器，用于根據不同低速數字信號S₃的碼速率，對帶寬可變環路濾波器的環路參數進行實時設計，實現對相位差θ中的高頻分量和噪聲的濾除，并輸出誤差信號error，其中帶寬可變環路濾波器的環路參數C₁和C₂的計算公式分別為：

其中ξ為阻尼系數，T為NCO頻率控制字更新周期，K_d為環路增益，ω_n環路阻尼振蕩頻率，其計算公式為：

重采樣模塊，用于對高速基帶信號I_n1和高速基帶信號Q_n1進行采樣率轉換，并將采樣率轉換后的低速基帶信號I_n2和低速基帶信號Q_n2輸出；

位同步判決輸出模塊，用于找出低速基帶信號I_n2和低速基帶信號Q_n2中各碼元的最佳采樣時刻，并對各碼元的最佳采樣時刻對應的最佳采樣值分別進行判決，再輸出判決后序列。

2.根據權利要求1中所述的任意碼速率自適應的正交相移鍵控QPSK解調系統，其特征在于：所述數據采集模塊，包括直接數字式頻率合成器DDS子模塊和模數轉換器ADC采樣子模塊，其中：

DDS子模塊，用于根據不同的頻率參數計算該模塊的頻率控制字，并輸出該頻率控制字對應頻率的采樣時鐘信號clk；

ADC采樣子模塊，用于在采樣時鐘信號clk的驅動下，將接收的模擬調制信號S₁轉化為高速數字信號S₂或低速數字信號S₃。