插入位定时导频法：优化方案探讨

数据的矩形脉冲序列有全宽码和归零码两种序列。如图7.15所示,如果码元速率为fb,码元间隔为Tb,码元宽度为τ,则位定时信号的频率就是如果数据序列采用全宽码,则τ=Tb,频谱的第一个零点在处,故不包含位定时分量,如图7.15(a)所示;如果数据序列采用归零码则频谱的第一个零点在处,而在频带中部处包含位定时分量,如图7.15(b)所示。

图7.15 全宽码和归零码两种序列插入位定时导频示意图

在数据传输使用全宽码时,为了保证接收端获得可靠的位定时信息,发送端采用插入导频法。与恢复载波时插入导频原理那样,现在这里插入的是位定时导频。参照图7.13画出图7.16。基带信号经过码型变换后,频谱在0和处都是零点是半码速。图7.16所示的是一个在调制前后加入定时导频的例子:传输信息速率为2 400 Hz。图7.16(a)表示位定时导频在调制前加入,频率用=2 400 Hz。经过单边带调制以后,位定时导频在频谱上搬移到的位置,位于单边带的下边缘。另一个在调制前后加入实时导频的例子:载波频率fc=2 900 Hz,=2 900-2 400=500 Hz,发送端把位定时导频加在调制前,在相位上须注意安排,应使它在时间轴上的零点与数据序列的取样时刻相符合,如图7.17所示,以免插入导频对数据传输引起干扰。也可以参照图7.17(b),在调制之后加入位定时导频。在这种情形下,把导频500 Hz加至单边带带通滤波器之后,导频会和单边带500～2 900 Hz一同发往信道。

图7.16 在调制前后加入定时导频的示意图

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图7.17 在调制前加入定时导频的相位安排

图7.18(a)所示的是发送端和接收端使用插入位定时导频的设备方框图,接收端收到这种位定时导频,经过解调还原为,刚好能通过低通滤波器。例如,定时导频=2 900 Hz-500 Hz=2 400 Hz,这时由窄带滤波器把这位定时导频选出,一方面位定时导频经过脉冲形成电路得到位定时脉冲,备供取样判决使用;另一方面经过倒相,从低通滤波器通过的基带信号中把这导频滤掉,以免在判决时引起差错。

由于对位定时的精度要求不像对相干载波那样严格,故在信道均衡完善和信噪比较好的条件下,接收端使用温度稳定性较好的窄带滤波器就可以选出位定时导频,位定时导频经过脉冲形成电路得到位定时脉冲序列,供给取样判决之用。

7.18(b)所示的脉冲形成电路包含限幅、微分、整流、移相(可手动)和单稳态触发器等设备。其中移相的作用是,当信号传输引起缓慢的相位抖动时,可以借助微调移相,参照眼图,把定时脉冲调节至最佳取样时刻才做判决。

接收端选取位定时导频时如采用锁相环,则性能可得到进一步改善。图7.18(c)画出了具有锁相环的插入位定时导频的设备方框图。仍以4 800 bit/s的数传机为例,位定时导频为2 400 Hz,进入锁相环中的鉴相器,压控振荡器可选用较高频率,如37 400 Hz。经过逐步分频获得频率17 200 Hz、7 500 Hz、4 800 Hz、2 400 Hz,这些都可供作为定时之用。其中2 400 Hz进入鉴相器,以便跟踪到接收端解调所得到的2 400 Hz。这就是说,接收端以接收的位定时导频为参考,本地产生更完整的位定时脉冲序列。

图7.18 发送端和接收端使用插入位定时导频的设备方框图