全数字QAM接收机定时恢复技术研究

论文摘要

随着数字通信技术的发展和大容量业务传输的需要,数字化集成程度和信息传输速率不断提高。采用QAM调制方式的全数字接收机,以其全数字化处理和较高的频带利用率等优势,得到广泛的应用。定时恢复技术作为数字接收机中的关键技术之一,是保障整个系统综合性能的前提。研究不同信道条件下全数字QAM接收机的定时恢复技术在理论与实际工程应用中均有重要意义。论文主要研究数字QAM接收机在不同信道环境影响下的定时恢复技术,开展的主要工作有:①对定时恢复的常用方法进行研究,通过对其中的定时误差提取和定时误差纠正技术以及定时恢复结构进行了对比分析,设计了一种前馈式定时恢复结构,采用数字滤波平方算法进行定时误差估计,利用内插滤波结构进行定时误差纠正。②对定时恢复环路中的FARROW结构的内插滤波器进行研究。为使内插滤波器在时域上的脉冲响应在最佳采样点与理想低通脉冲响应相等、在频域上要尽可能大的抑制镜像频率,论文采用分段拟合多项式来逼近内插滤波器性能,利用最小均方误差方法计算得到多项式系数。分析和仿真结果表明,优化的系数能够在满足脉冲响应要求的同时,对镜像频率有更大的抑制作用。③对数字滤波平方算法在高斯白噪声信道下的性能进行研究,针对误差估计值波动大的问题,论文进一步研究利用后置卡尔曼滤波器减小定时抖动,利用前置带通滤波器滤除带外干扰的方法进行优化。仿真结果表明,优化后的估计误差收敛速度快,估计值稳定在准确值附近,抖动很小。④对多径平坦衰落环境下的全数字QAM接收机的定时恢复进行研究。多径环境下,因多路信号的频率偏移、衰减、延时各不相同,且其带来的影响在定时恢复之前也无法估算,论文研究了在平坦慢衰落环境下,信道衰落为常数、频偏可以忽略等假设条件下的二阶循环平稳估计算法,并提出优化方法克服该算法在平坦快衰落信道中估计性能下降的问题。仿真结果表明,优化的算法使平坦快衰落信道中估计算法的性能得到了较大程度的提升。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 全数字QAM 接收机概述
• 1.2 定时恢复技术
• 1.2.1 数字接收机定时恢复技术的发展概况
• 1.2.2 研究定时恢复技术的目的
• 1.3 本文的主要工作及安排
• 2 定时恢复技术
• 2.1 定时恢复技术介绍
• 2.1.1 非线性滤波法
• 2.1.2 锁相环法
• 2.1.3 内插滤波法
• 2.2 定时误差估计方法分析
• 2.3 全数字QAM 接收机定时恢复方案
• 2.4 小结
• 3 QAM 接收机定时恢复环路
• 3.1 内插滤波器
• 3.1.1 内插滤波器插值原理
• 3.1.2 内插滤波器的实现
• 3.2 插值控制单元
• 3.3 减小定时抖动的滤波器
• 3.3.1 环路滤波器
• 3.3.2 数字预滤波器
• 3.4 小结
• 4 高斯白噪声信道下的定时误差估计算法
• 4.1 高斯白噪声信道下的接收信号
• 4.2 基于数字滤波平方算法的定时恢复
• 4.2.1 数字滤波平方算法
• 4.2.2 数字滤波平方误差估计的统计特性
• 4.2.3 频偏对算法性能的影响
• 4.2.4 数字滤波平方算法的优化方法
• 4.3 数字滤波平方算法仿真分析
• 4.4 小结
• 5 多径衰落信道下的定时误差估计算法
• 5.1 多径衰落信道特点及其对定时恢复的影响
• 5.2 平坦衰落下的定时误差估计
• 5.2.1 平坦慢衰落信道信号模型及误差估计假设
• 5.2.2 平坦慢衰落下的循环平稳误差估计
• 5.3 平坦快衰落下循环平稳估计算法的优化
• 5.4 误差估计算法仿真及分析
• 5.4.1 参数选择
• 5.4.2 定时恢复效果比较
• 5.4.3 QAM 调制信号的系统仿真
• 5.5 小结
• 6 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的学术论文
• B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目