[发明专利]用于使用轨线中点旋转来检测高阶调制的符号定时误差的位同步器及相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，且更明确地说，本发明涉及位同步及检测所接收通信信号中的符号定时误差。 

背景技术

数字接收器需要确定符号定时误差及载波相位或频率误差的电路。通常在数字通信系统中，每符号间隔对解调器的输出大约进行一次周期性取样以恢复所发射信息。由于从发射器到接收器的传播延迟在接收器处是未知的，因此将符号定时从所接收信号导出以对解调器的输出进行同步取样。如果检测器是相位相干的，那么所发射信号中的传播延迟通常形成必须估计的载波偏移。经由通信信道所发射的任何信号使那些信号延迟且通过添加高斯噪声而使所述信号损坏。如果相干地检测到所述信号，那么需要符号同步及载波恢复。 

解调需要确定任何传播延迟。使对此所接收信号进行解调在时间上同步所需的精确性通常取决于符号间隔，此还取决于时间延迟。应用于解调中所使用的信号参数估计的不同准则包含最大似然(ML)准则及最大后验概率(MAP)准则。借助ML估计，观察间隔用作时间间隔内的所接收信号且使用更新估计的追踪回路而在连续基础上执行估计。可使用导频信号来估计载波相位，如所属领域的技术人员所已知。锁相回路(PLL)用于获取及追踪载波分量。在其它技术中，直接从经调制信号导出载波相位估计。所述技术具有总发射器功率被分配到载信息的信号的发射的优点。 

决策引导的回路通常用于估计相位，如所属领域的技术人员所已知。通常可假设已使用决策引导的参数估计来估计观察间隔内的信息序列。还已知且使用非决策引导的回路。定时恢复通常使用平方律装置及科斯塔斯(Costas)回路而实现，如所属领域的技术人员所已知。 

在这些数字通信系统中，在精确取样时间时刻处对解调器输出进行周期性取样以获得符号定时估计及确定接收器处的时钟信号。提取时钟信号称为符号同步或定时恢复。 在一项已知技术中，接收器电路确定对匹配滤波器或相关器的输出进行取样的频率，但还确定在每一符号间隔内在何处取得样本。取样时刻的选择通常称为定时相位。 

可类似于林赛(Lindsey)的“数字数据转变回路”(DDTL)而使用决策引导的定时检测器(DDTD)，如林赛的文章技术出版物TP-73-18(Technical Publication TP-73-18)(位同步系统性能表征、建模及折衷研究(Bit Synchronization System Performance Characterization，Modeling，and Tradeoff Study)(空中任务A5355352-054E-3F09905003)，W.C.林赛，南加州大学，1973年9月4日)中所陈述，所述文章的揭示内容特此以其全文引用的方式并入。当不存在转变时，零被作为误差而发送。当发生转变时，使用转变样本来确定误差项。此技术用于如BPSk及QPSK的低阶调制且仅需要每符号两个样本。还可使用非决策引导的定时估计。通常，代替等效匹配滤波器而使用相关器，其中两个相关器在符号间隔内集成且误差信号通过取得两个相关器输出的绝对值之间的差而形成。 

众所周知的技术及定时恢复回路为还包含加德纳(Gardner)定时恢复算法的全数字定时恢复回路。其是广泛使用的且使用每符号两个样本。加德纳定时恢复电路使用加德纳的方法来恢复输入信号的符号定时相位。此电路实施独立于载波相位恢复的无数据辅助的反馈方法。形成电路的算法的部分的定时误差检测器需要每符号至少两个样本，所述两个样本中的一者是在其处可做出决策的点。恢复方法估计每一传入符号的符号定时相位偏移且输出对应于所估计符号取样时刻的信号值。第二输出返回每一符号的所估计定时相位恢复偏移，所述偏移为小于N的非负实数，其中N为每符号样本的数目。误差更新增益参数为用于更新连续相位估计的步骤大小。 

不受载波偏移影响，定时恢复回路可首先锁定，因此简化载波恢复的任务。使用以下方程式来计算加德纳算法的误差： 

e_n=(y_n-y_n-2)y_n-1

其中y_n与y_n-2之间的间距为T秒且y_n与y_n-1之间的间距为T／2秒。