使用插入导频法进行频谱均衡的优化方法

属于插入导频法提取码元同步信号的具体方法很多,下面介绍其中两种:插入位定时导频法和波形变换法。

1.插入位定时导频法

位同步信号一般是从解调后的基带信号中提取。在数字通信中,数字基带信号一般都采用不归零的矩形脉冲,并以此对高频载波作各种调制。解调后得到的也是不归零的矩形脉冲(单极性的或双极性的),码元速率为fb,码元宽度为Tb。对于这种全占空的矩形脉冲,通过谱分析,当P(0)=P(1)=0.5时,不论是单极性还是双极性码,其功率谱密度中都没有fb成分,也没有2fb等成分。例如双极性不归零码的功率谱密度函数如图9.3.1(a)所示。

图9.3.1　双极性不归零码的功率谱密度

(1)位定时导频信息插入的位置

由图9.3.1可以看出,插入位定时导频信息有多种方法。第一种方法是直接在fb处插入位定时导频信息(由于fb处频谱幅度为零),接收端则可以采用窄带滤波的方法,提取出频率为fb的码元同步信号;第二种方法是在2fb处插入位定时导频信息(2fb处频谱幅度也为零),接收端可以通过窄带滤波器,取出2fb成分,再经过分频电路来获得码元同步信号;第三种方法是在发送端对数字基带信号先经过相关编码,经相关编码后的功率谱密度函数如图9.3.1(b)所示,此时可在fb/2处插入位定时导频,接收端取出fb/2以后,经过二倍频得到fb频率成分。

(2)收发端方框图

以第三种插入位置(先经过相关编码)为例,图9.3.2(a)(b)分别画出了发送端和接收端插入位定时的导频和提取位定时导频的方框图。首先在发送端插入导频的相位,使导频的相位对于数字信号在时间上具有如下的关系,当数字信号为正、负最大值(即取样判决时刻)时,导频正好是零点,这样就避免了导频对信号取样判决的影响。但是即使在发送端作了这样的安排,接收端仍要考虑抑制导频的问题。这是由于信道均衡不一定十分理想,因此在不同频率处的时延不一定相等,使得数字信号和导频在发送端具有的时间关系会受到破坏。(www.xing528.com)

图9.3.2　插入导频法收、发方框图

在接收端抑制导频对信号的影响,是通过窄带滤波器—移相器—倒相器—加法器的方法完成的,如图9.3.2(b)中虚线方框所示。从图中可以看到,由窄带滤波器取出的导频fb/2经过移相和倒相后,再经过加法器把插入在基带数字信号流中的导频成分抵消掉。在虚线方框下面是提取码元同步信号的原理方框,窄带滤波器取出导频fb/2频率成分经过移相、放大限幅、微分全波整流、整形等电路,产生位定时脉冲。移相器是用来消除由窄带滤波器等引起的相移,微分全波整流电路起到倍频器的作用,因此虽然导频是fb/2,但定时脉冲的重复频率变为与码元速率相同的fb。

2.波形变换法(双重调制法)

插入导频法的另一种形式是使数字信号的包络按位同步信号的某种波形变化。例如:对2PSK或2FSK信号,在发送端对其进行附加的幅度调制,如果附加调制频率Ω=2πfb,则在接收端位同步信号通过采用包络解调就可以取出fb的成分。

假定没有附加调幅时,2PSK信号为cos[ωct+φ(t)],其中,

若用cosΩt对其进行附加调幅后得到的调制信号为(1+cosΩt)[ωct+φ(t)],接收端对其进行包络检波,可以检出包络为(1+cosΩt),滤除直流成分,即可得Ω=2πfb成分。除上面两种插入位同步信号的方法外,还可以用时域插入导频的方法等。