專利名稱：數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)的制作方法
優(yōu)先權(quán)要求本實(shí)用專利申請要求美國臨時(shí)專利申請No.60/370295、60/370283以及60/370296的優(yōu)先權(quán)，將它們的完整說明結(jié)合到本文中。
背景為了為數(shù)字傳輸、如蜂窩電話或數(shù)字電視廣播提供最廣可能覆蓋，希望使用在空間上彼此分開的多個(gè)發(fā)射機(jī)。這允許更廣的區(qū)域被覆蓋，采用較少的總廣播功率，以及能夠幫助填補(bǔ)其中來自一個(gè)發(fā)射機(jī)的傳輸可能被堵塞的暗區(qū)。因此，采用多個(gè)發(fā)射機(jī)可為實(shí)際上任何數(shù)字傳輸提供更廣泛和更完全的覆蓋。
但是，當(dāng)接收機(jī)處于兩個(gè)發(fā)射機(jī)之間的“接縫”時(shí)，采用多個(gè)發(fā)射機(jī)造成嚴(yán)重問題，因?yàn)楦郊有盘柨赡鼙憩F(xiàn)為可能與“主要”信號同樣大的“幻像”。此外，破壞性的干擾造成一系列全零或接近全零。
現(xiàn)有接收機(jī)技術(shù)處理幻像的方法是將其濾除，以便解釋“主要”信號。但是，在多發(fā)射機(jī)環(huán)境中，這種策略不可行。設(shè)計(jì)一種濾除可能為“主要”信號大小的任意大的部分的幻像的系統(tǒng)幾乎沒有意義。此外，在邊緣附近，這種減法策略所能提供的最好結(jié)果是等于較強(qiáng)發(fā)射機(jī)的信號的信號強(qiáng)度-來自次要信號的能量被浪費(fèi)。
即使在幻像小于“主要”信號的100％時(shí)，仍然存在前幻像和后幻像的相等概率。在最常見的情況下，最強(qiáng)的信號是沿最直接路徑傳送的信號。幻像往往由“多徑傳播”產(chǎn)生，即由沿著從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的不同長度的路徑傳送的信號部分產(chǎn)生。因此，幻像通常由一個(gè)或多個(gè)強(qiáng)反射來產(chǎn)生。到達(dá)的第一信號通常最直接，因而最強(qiáng)，所以在通常情況下，幻像為后幻像。但是，在多發(fā)射機(jī)環(huán)境中，當(dāng)接收機(jī)靠近接縫時(shí)，較強(qiáng)的信號可能容易在幻像之后到達(dá)。對于從兩個(gè)方向到達(dá)的信號，有可能更直接的路徑也許是較長的路徑。因此，前幻像將與后幻像同樣可能出現(xiàn)，以及可能是任意強(qiáng)度的。此外，如果發(fā)射機(jī)彼此失步即使較小量，其中滯后的一個(gè)信號正巧是更近的一個(gè)，則接收機(jī)可能看作前幻像。
現(xiàn)有技術(shù)依靠后幻像為主的假設(shè)(即，現(xiàn)有系統(tǒng)一般不設(shè)計(jì)成處理瑞利衰落)。因此，現(xiàn)有接收機(jī)一般在處理多發(fā)射機(jī)環(huán)境方面低效或無能，即使幻像與“主要”信號相比足夠小，也是如此。
簡言之，在多發(fā)射機(jī)環(huán)境中，“主要”信號在傳輸?shù)慕涌p處變成無意義的概念。為了在多發(fā)射機(jī)環(huán)境下有效地工作，數(shù)字接收機(jī)必須與不同的范例配合工作。需要一種數(shù)字接收機(jī)，它采用加性策略，即，其中，來自一個(gè)或多個(gè)較大幻像的能量能夠被捕捉并用來幫助同步過程，而不是被濾除或丟棄。這種接收機(jī)可對“主要”信號大小的100％的幻像起作用，以及每當(dāng)幻像超過“主要”信號大小的70％時(shí)提供足夠優(yōu)異的性能。
從接收機(jī)的角度來看，信號的大部分對同步是無用的，因?yàn)樗荒芘c白噪聲區(qū)別。封裝在信號中的信息越多，它與白噪聲越相似，所以這是信號所需且必然的特征。然而，必須“浪費(fèi)”某個(gè)帶寬，以便向接收機(jī)提供自行定向的方法。通常采用兩種策略之一。在某些系統(tǒng)中，包括導(dǎo)頻信號。這是極窄頻帶中能量的尖峰，極易于接收機(jī)拾取。
例如

圖1所示、總體表示為100的鎖相環(huán)是采用導(dǎo)頻使接收機(jī)同步的一種典型方式。乘法器110把信號與壓控振蕩器120(“VCO”)的輸出相乘，從而產(chǎn)生拍音(頻率等于導(dǎo)頻信號的頻率與VCO的輸出之差的正弦波)。拍音通過低通濾波器130。濾波器130的輸出被放大并輸入VCO 120，從而完成反饋環(huán)路。低通濾波器130具有競爭設(shè)計(jì)參數(shù)。濾波器130的帶通越窄，則響應(yīng)越小，因此環(huán)路100的鎖定越慢。但是，寬帶通的濾波器傳遞更多噪聲，并使環(huán)路100更難完全捕捉。
應(yīng)當(dāng)知道，環(huán)路100的響應(yīng)由第一乘法器110的頻差輸出來驅(qū)動(dòng)。誤差的方向僅可通過觀察輸出的時(shí)間變化率的斜率來確定。第二濾波器130使正弦波變形，增加近側(cè)的幅度，以及減少另一側(cè)的幅度。收斂通過失真的拍音的這種不對稱來驅(qū)動(dòng)。
但是，由于拍音的幅度隨著不斷增加的頻差而下降，失真輸出也下降，因此鎖相環(huán)100的響應(yīng)隨著VCO 120的頻率偏離信號頻率而減小。因此，除非信號剛好接近初始VCO 120的頻率，否則將緩慢收斂或根本不收斂。典型的鎖相環(huán)可在初始VCO 120的頻率處于環(huán)路帶寬的大約3-10倍之內(nèi)時(shí)進(jìn)行捕捉。
用于同步的另一個(gè)更健壯的策略是提供一種信號，在這個(gè)信號中，數(shù)據(jù)中的信息在頻域中是冗余的。接收機(jī)可查找由這種重復(fù)所建立的數(shù)據(jù)中的相關(guān)以便同步。接收機(jī)可采用這種相同技術(shù)從來自多個(gè)發(fā)射機(jī)的信號中查找數(shù)據(jù)中的相關(guān)。在數(shù)學(xué)方面，重復(fù)信號部分之間的相關(guān)可通過完全復(fù)卷積來識別。卷積自然會(huì)校正奈奎斯特頻帶的斜率所產(chǎn)生的不對稱性，使得在積分的極限正好對應(yīng)于重復(fù)數(shù)據(jù)段(以及其負(fù)時(shí)間圖像)的開始和結(jié)束時(shí)出現(xiàn)峰值。
用于執(zhí)行這種卷積的典型現(xiàn)有部件是Costas環(huán)，如圖2所示。Costas環(huán)對復(fù)合信號、如QAM信號進(jìn)行操作。如鎖相環(huán)一樣，第一乘法器210把信號與VCO 220的輸出相乘，但是，如圖2所示，這是復(fù)數(shù)乘法，它產(chǎn)生I’和Q’輸出。如鎖相環(huán)一樣，第一乘法器的輸出通過低通濾波器230，在其中消除相乘信號的不需要(頻率和)部分。同相和正交部分則由第二乘法器240相乘，從而產(chǎn)生拍音(假定邊帶不平衡-否則它只是DC電壓)。拍音通過第二低通濾波器250，然后在299放大，并返回到VCO 220以完成反饋環(huán)路。因此，在驅(qū)動(dòng)環(huán)路的收斂的第二乘法器240之后的Costas環(huán)的部分基本上是鎖相環(huán)。因此，與鎖相環(huán)一樣，Costas環(huán)具有收斂慢的缺點(diǎn)。
頻率和相位鎖定環(huán)(“FPLL”)(如圖3所示，以及在授予Citta的美國專利No.4072909中說明，通過引用將它完整地結(jié)合到本文中)提供更快收斂。FPLL具有第一低通濾波器330和第二低通濾波器350，它們執(zhí)行Costas環(huán)中的第二低通濾波器250的功能，分開了求平均功能和噪聲消除功能。因此，第一低通濾波器330可具有較寬的帶通，使得FPLL即使在信號與初始VCO頻率偏離了多達(dá)1000倍時(shí)也能夠捕獲。第二低通濾波器350可具有較窄的帶通，以便在查找過程中提供良好的平均。第二乘法器340的輸出是具有DC偏置的整流后的正弦波。DC偏置提供方向信息，而不是失真正弦波的積分，它在頻差較大時(shí)提供強(qiáng)得多的響應(yīng)。來自濾波器350的信號在399被放大并返回到VCO 320，從而完成反饋環(huán)路。
由于FPLL采用復(fù)合信息來提供大小和方向信息的方式，因此它更快地進(jìn)行鎖定，而且低于90度不同相的相位噪聲不中斷該鎖定。但是，F(xiàn)PLL不執(zhí)行數(shù)據(jù)的卷積，因而依靠導(dǎo)頻進(jìn)行工作。因此，它不適合與例如雙邊帶抑制的信號配合工作。
由于FPLL采用復(fù)合信息來提供大小和方向信息的方式，因此它更快地進(jìn)行鎖定，而且低于90度不同相的相位噪聲不中斷該鎖定。但是，F(xiàn)PLL不執(zhí)行數(shù)據(jù)的卷積，因而依靠導(dǎo)頻進(jìn)行工作。因此，它不適合與例如雙邊帶抑制的信號配合工作。
因此，需要一種新的數(shù)據(jù)同步環(huán)路，它結(jié)合了Costas環(huán)的所需特征-通過卷積查找重復(fù)數(shù)據(jù)中的相關(guān)來實(shí)現(xiàn)同步-與頻率和相位鎖定環(huán)的所需更快收斂。
發(fā)明概述用于與信號同步的第一實(shí)施例的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)包括VCO，第一、第二和第三乘法器，以及第一和第二低通濾波器。VCO具有I和Q輸出。第一乘法器具有作為輸入的信號以及I和Q輸出，并且具有I’和Q’輸出。第二乘法器具有作為輸入的I’和Q’輸出，并且具有I”和Q”輸出。第一低通濾波器具有作為輸入的I”輸出，并且具有已濾波I”輸出。第三乘法器具有作為輸入的已濾波I”輸出和Q”輸出，并且具有實(shí)輸出。第二低通濾波器具有作為輸入的實(shí)輸出，并且具有被輸入到VCO的反饋輸出。
用于與信號同步的第二實(shí)施例的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)包括VCO，第一、第二、第三、第四、第五和第六乘法器，放大器，加法器，以及第一和第二低通濾波器。VCO具有I和Q輸出。第一乘法器接收信號和I輸出，并從其中產(chǎn)生I’分量。第二乘法器接收信號和QVCO輸出，并從其中產(chǎn)生Q’分量。第三乘法器接收I’和Q’分量，并從其中產(chǎn)生I’Q’信號。放大器接收I’Q’信號，并從它產(chǎn)生2I’Q’信號。第四乘法器接收I’分量，并從它產(chǎn)生I’2信號。第五乘法器接收Q’分量，并從它產(chǎn)生Q’2信號。加法器接收I’2和Q’2信號，并產(chǎn)生I’2-Q’2信號。第一低通濾波器接收I’2-Q’2信號，并產(chǎn)生經(jīng)濾波的I’2-Q’2信號。第六乘法器接收2I’Q’信號以及經(jīng)濾波的I’2-Q’2信號，并從其中產(chǎn)生原始VCO驅(qū)動(dòng)信號。第二低通濾波器接收原始VCO驅(qū)動(dòng)信號，從它產(chǎn)生經(jīng)濾波的VCO驅(qū)動(dòng)信號，并把經(jīng)濾波的VCO驅(qū)動(dòng)信號發(fā)送到VCO。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的頻率捕獲環(huán)利用通過對信號中的數(shù)據(jù)求卷積所產(chǎn)生的誤差大小和誤差方向與信號同步。
在第四實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的頻率捕獲環(huán)具有四個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的頻率捕獲環(huán)包括Costas環(huán)，子電路，以及乘法器。Costas環(huán)具有VCO。子電路產(chǎn)生同相信號分量的平方與正交分量的平方之差。乘法器在差值小于零時(shí)改變VCO驅(qū)動(dòng)電壓的符號。
在第六實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的頻率捕獲環(huán)包括頻率和相位鎖定環(huán)以及執(zhí)行全復(fù)數(shù)平方運(yùn)算的復(fù)數(shù)乘法器。
在第七實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的鎖相環(huán)從數(shù)據(jù)的相關(guān)中提供頻率捕獲。
在第八實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的頻率捕獲和相位鎖定環(huán)提供從信號的數(shù)據(jù)中得到的頻率捕獲和相位鎖定。
第九實(shí)施例的用于為雙邊帶抑制載波信號提供頻率捕獲和相位鎖定環(huán)的同步環(huán)包括Costas環(huán)和同相環(huán)。Costas環(huán)具有VCO。同相環(huán)產(chǎn)生I2-Q2，而且包括在I2-Q2小于零時(shí)改變VCO驅(qū)動(dòng)電壓的符號的乘法器。通過產(chǎn)生通過對信號中數(shù)據(jù)求卷積而產(chǎn)生的誤差大小和誤差方向，頻率捕獲和相位鎖定環(huán)提供從信號的數(shù)據(jù)中得到的頻率捕獲和相位鎖定。同步環(huán)具有彼此間90度分布的四個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)。
附圖簡介圖1是先有技術(shù)的鎖相環(huán)。
圖2是先有技術(shù)的Costas環(huán)。
圖3是先有技術(shù)的頻率和相位鎖定環(huán)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)。
圖6曲線圖，說明作為相位差的函數(shù)的根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)引導(dǎo)頻率捕獲環(huán)的響應(yīng)。
圖7A-C是適合用于根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)引導(dǎo)頻率捕獲環(huán)的濾波器的相移特性的曲線圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明為了便于理解本發(fā)明的原理，現(xiàn)在將參照附圖中所示的實(shí)施例，并用具體語言來描述它。但是要理解，絕不是以此來對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，以及所述裝置的變更和修改、本文所述的本發(fā)明原理的其它應(yīng)用在此被認(rèn)為是本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員一般會(huì)想到的。
根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)(“DDFL”)結(jié)合了Costas環(huán)以及頻率和相位鎖定環(huán)的所需特征；DDFL可在頻域中利用數(shù)據(jù)冗余度來進(jìn)行同步，例如在雙邊帶抑制信號中，但具有象FPLL一樣收斂的輸出，而且不會(huì)被把信號相位移動(dòng)90度以下的噪聲所中斷。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的DDFL如圖4所示且總體表示為400。輸入信號和VCO 420的輸出I和Q通過第一復(fù)數(shù)乘法器410相乘，從而產(chǎn)生I’和Q’。在此優(yōu)選實(shí)施例中，第一復(fù)數(shù)乘法器410的I’和Q’輸出則被傳遞到可選的低通濾波器415，以便消除復(fù)數(shù)乘法的不需要的產(chǎn)物。第一復(fù)數(shù)乘法器410的經(jīng)濾波的I’和Q’輸出然后通過第二復(fù)數(shù)乘法器430進(jìn)行相關(guān)，從而產(chǎn)生I”和Q”。注意，由于相關(guān)是在頻域中執(zhí)行的，因此是信號的卷積。相關(guān)的I部分(I”)等于I’2-Q’2；Q部分(Q”)等于2I’Q’。然后讓輸出的I部分通過第一低通濾波器440，該濾波器的相移特性如圖7A-C所示。經(jīng)濾波的I部分(同相部分)然后通過第三乘法器450與相關(guān)的Q部分(正交部分)相乘。第三乘法器450的輸出則由第二低通濾波器460進(jìn)行濾波、放大并被返回到VCO 420以完成反饋環(huán)路。
由于濾波器440具有如圖7A和7B所示的幅度和相位特性，它們產(chǎn)生如圖7C所示的鑒頻器特性，在零截距處具有正斜率，響應(yīng)電路400提供鎖相以及頻率捕獲，下面將進(jìn)一步論述。
應(yīng)當(dāng)理解，該電路在大多數(shù)條件下，可不需要可選低通濾波器415而工作。但是，在此優(yōu)選實(shí)施例中，包含了可選的低通濾波器415，以便消除可能造成減慢或阻止鎖定或者導(dǎo)致錯(cuò)誤鎖定的實(shí)質(zhì)錯(cuò)誤的噪聲元素相乘的可能性。
應(yīng)當(dāng)理解，圖4所示電路的元件可以被替代和/或置換，從而產(chǎn)生大量等效備選實(shí)施例電路。具體來講，圖4所示的復(fù)數(shù)乘法器包括組織成產(chǎn)生QAM信號的復(fù)數(shù)乘積的多個(gè)實(shí)數(shù)乘法器。復(fù)數(shù)乘法器可由子部件的各種集合和配置來產(chǎn)生。此外，子部件可按照多種方式重新組織或重新配置，從而產(chǎn)生同樣的數(shù)學(xué)結(jié)果。這類替換和重新配置的某些實(shí)例如以下所述。
圖5是圖4所示的優(yōu)選實(shí)施例電路的框圖，說明用于某些實(shí)施例中并具有相應(yīng)編號的部件的復(fù)數(shù)乘法器的更詳細(xì)情況。在圖5中可以看到，I信號為輸入信號與來自VCO的I分量之積，而Q信號為輸入信號與來自VCO的Q分量之積。因此，在圖5所示的實(shí)施例中，第一復(fù)數(shù)乘法器410包括一對實(shí)數(shù)乘法器511和512。同樣，圖4所示的第二復(fù)數(shù)乘法器430包括一組的三個(gè)實(shí)數(shù)乘法器531、532和533，以及第三復(fù)數(shù)乘法器450包括實(shí)數(shù)乘法器552和放大器551。
應(yīng)當(dāng)理解，圖4和圖5所示的許多實(shí)數(shù)乘法器實(shí)際上可以是實(shí)質(zhì)上更簡單的硬件部件。例如，VCO可以只產(chǎn)生振蕩1s和-1s的信號。在這種情況下，包含第一復(fù)數(shù)乘法器410的乘法器所需的電位乘法僅限于符號的改變。同樣，乘法器531和532把同一個(gè)輸入與其自身相乘。因此，可能輸出的范圍只包含輸入域的可能性的一半。因此，這個(gè)功能可以更易于由提供輸入的平方的查找表來執(zhí)行而不是由需要更多門電路的實(shí)際乘法器來執(zhí)行。但是，乘法器533實(shí)際上必須為完全的實(shí)數(shù)乘法器，因?yàn)樗哂袃蓚€(gè)獨(dú)立且可變的輸入(I’信號和Q’信號)。第二復(fù)數(shù)乘法器430還包括在完全的實(shí)數(shù)乘法器533之后、增益為2的放大器534，因?yàn)橄嚓P(guān)要求I部分和Q部分被歸一化。
通過重新配置或取代第三復(fù)數(shù)乘法器430的元件，同樣可組成多種備選實(shí)施例。具體來講，放大器551可以是硬限幅器、軟限幅器或者線性放大器。如以下更詳細(xì)說明的，電路400的同相環(huán)部分的作用和功能是在半個(gè)相位周期中對信號反相。因此，放大器551可以僅僅是硬限幅器，而且實(shí)數(shù)乘法器、如實(shí)數(shù)乘法器511和512只需要與1和-1相乘。驅(qū)動(dòng)VCO的第三復(fù)數(shù)乘法器450的所得結(jié)果通過圖6中的實(shí)曲線表示。為了比較，Costas環(huán)的響應(yīng)也在圖6中由虛曲線表示。
應(yīng)當(dāng)理解，電路400提供頻率捕獲以及鎖相。在圖5中可以看到，乘法器511、512和533組成Costas環(huán)。因此，電路400包括與同相環(huán)結(jié)合的Costas環(huán)，同相環(huán)包括乘法器531、532和552以及濾波器440。如果同相分量(I’-Q’)大于零，則電路在0度或180度進(jìn)行鎖相，與Costas環(huán)相同。但如果同相分量為負(fù)，則附加同相環(huán)對Costas環(huán)的輸出反相，在正和負(fù)90度處產(chǎn)生兩個(gè)新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)。
因此，電路400是具有四個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)的頻率捕獲環(huán)，如圖6所示。應(yīng)當(dāng)理解，反饋環(huán)路的穩(wěn)定平衡點(diǎn)出現(xiàn)在其中描述響應(yīng)的曲線以正的有限斜率跨過x軸的各點(diǎn)處，因?yàn)閂CO的電壓在相位略微向零截取的一側(cè)時(shí)為正，而在略微向另一側(cè)時(shí)為負(fù)。這與例如由Costas環(huán)當(dāng)前所產(chǎn)生的不同，如圖6的虛線所示。由于Costas環(huán)在半周期中具有負(fù)斜率，因此有限斜率零截距中的兩個(gè)是不穩(wěn)定平衡點(diǎn)。當(dāng)任意接近這些零值之一時(shí)，VCO將以錯(cuò)誤方向被驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致相移，它將繼續(xù)通過90度達(dá)到最接近的穩(wěn)定平衡點(diǎn)。
應(yīng)當(dāng)理解，同相環(huán)所提供的反相可在電路中的其它點(diǎn)上執(zhí)行。例如，參照圖5，如果放大器551為硬限幅器，則實(shí)數(shù)乘法器552可設(shè)置在標(biāo)記為“a”或“b”的任何點(diǎn)上。在這種情況下，乘法器552仍然由硬限幅器551的輸出來驅(qū)動(dòng)。在這些實(shí)施例中，由于到信號到達(dá)實(shí)數(shù)乘法器533時(shí)已經(jīng)執(zhí)行了反相，因此放大器534的輸出被直接提供到第一低通濾波器460。對于另一個(gè)實(shí)例，如果放大器551為軟限幅器或線性放大器，則實(shí)數(shù)乘法器551仍然可設(shè)置在標(biāo)記為“b”的任一點(diǎn)上。(注意，在這些實(shí)施例中，實(shí)數(shù)乘法器551必須是完全的乘法器，因?yàn)殡娢怀朔ú幌抻诜柛淖儭?應(yīng)當(dāng)理解，選擇硬限幅器、軟限幅器或線性放大器還表明環(huán)路400的捕捉和噪聲降低功能。例如，硬限幅器在捕捉過程中對噪聲更敏感，但一經(jīng)鎖定，則在噪聲中保持鎖定方面更有效。
雖然已經(jīng)在附圖和以上說明中詳細(xì)地說明和描述了本發(fā)明，但它們被認(rèn)為是描述性而不是限制性的，應(yīng)當(dāng)理解，僅說明了優(yōu)選實(shí)施例以及被認(rèn)為有助于進(jìn)一步說明如何實(shí)現(xiàn)和使用優(yōu)選實(shí)施例的其它某些實(shí)施例。在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)的所有變更和修改希望受保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種用于與信號同步的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)，所述數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)包括具有I和Q輸出的VCO；第一乘法器，具有作為輸入的所述信號以及所述I和Q輸出，所述第一乘法器具有I’和Q’輸出；第二乘法器，具有作為輸入的所述I’和Q’輸出，并且具有I”和Q”輸出；第一低通濾波器，具有作為輸入的所述I”輸出，以及具有經(jīng)濾波的I”輸出；第三乘法器，具有作為輸入的所述經(jīng)濾波的I”輸出和所述Q”輸出，并且具有實(shí)輸出；以及第二低通濾波器，具有作為輸入的所述實(shí)輸出，并且具有被輸入到所述VCO的反饋輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)，其特征在于，所述第二低通濾波器具有大于1的增益。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)，其特征在于還包括放大器，以及其中所述反饋輸出在被輸入到所述VCO之前先通過所述放大器。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)，其特征在于還包括第三低通濾波器，以及其中所述I’和Q’輸出在被輸入到所述第二乘法器之前通過所述第三低通濾波器。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)，其特征在于，所述第二乘法器為平方器。
6.一種用于與信號同步的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)，所述數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)包括具有I和Q輸出的VCO；第一乘法器，接收所述信號和所述I輸出，并從其中產(chǎn)生I’分量；第二乘法器，接收所述信號和所述Q VCO輸出，并從其中產(chǎn)生Q’分量；第三乘法器，接收所述I’和Q’分量，并從其中產(chǎn)生I’Q’信號；放大器，接收所述I’Q’信號，并從其中產(chǎn)生2I’Q’信號；第四乘法器，接收所述I’分量，并從其中產(chǎn)生I’2信號；第五乘法器，接收所述Q’分量，并從其中產(chǎn)生Q’2信號；加法器，接收所述I’2和Q’2信號，并產(chǎn)生I’2-Q’2信號；第一低通濾波器，接收所述I’2-Q’2信號，并產(chǎn)生經(jīng)濾波的I’2-Q’2信號；第六乘法器，接收所述2I’Q’信號以及所述經(jīng)濾波的I’2-Q’2信號，并從其中產(chǎn)生原始VCO驅(qū)動(dòng)信號；第二低通濾波器，接收所述原始VCO驅(qū)動(dòng)信號，從其中產(chǎn)生經(jīng)濾波的VCO驅(qū)動(dòng)信號，并把所述經(jīng)濾波的VCO驅(qū)動(dòng)信號發(fā)送到所述VCO。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)，其特征在于，所述第一和第二乘法器僅限于與1和-1相乘。
8.如權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)，其特征在于，所述第四和第五乘法器是提供所述輸入的平方的查找表。
9.如權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)，其特征在于還包括設(shè)置在所述第一低通濾波器與所述第六乘法器之間的第二放大器。
10.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)，其特征在于，所述第二放大器為硬限幅器。
11.一種頻率捕獲環(huán)，利用通過對信號中的數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積運(yùn)算所產(chǎn)生的誤差大小和誤差方向與信號同步。
12.如權(quán)利要求11所述的頻率捕獲環(huán)，其特征在于包括Costas環(huán)；以及同相環(huán)。
13.如權(quán)利要求11所述的頻率捕獲環(huán)，其特征在于包括具有VCO的Costas環(huán)；產(chǎn)生I2-Q2的子電路；在I2-Q2小于零時(shí)改變VCO驅(qū)動(dòng)電壓的符號的乘法器。
14.如權(quán)利要求11所述的頻率捕獲環(huán)，其特征在于具有四個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)。
15.如權(quán)利要求14所述的頻率捕獲環(huán)，其特征在于，所述穩(wěn)定平衡點(diǎn)彼此相隔90度分布。
16.如權(quán)利要求11所述的頻率捕獲環(huán)，其特征在于，它能夠與雙邊帶抑制載波信號同步。
17.如權(quán)利要求11所述的頻率捕獲環(huán)，其特征在于包括頻率和相位鎖定環(huán)；以及執(zhí)行全復(fù)數(shù)平方運(yùn)算的復(fù)數(shù)乘法器。
18.一種具有四個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)的頻率捕獲環(huán)。
19.如權(quán)利要求18所述的頻率捕獲環(huán)，其特征在于，所述穩(wěn)定平衡點(diǎn)彼此相隔90度分布。
20.如權(quán)利要求18所述的頻率捕獲環(huán)，其特征在于包括Costas環(huán)；以及同相環(huán)。
21.如權(quán)利要求20所述的頻率捕獲環(huán)，其特征在于包括執(zhí)行全復(fù)數(shù)平方運(yùn)算的復(fù)數(shù)乘法器。
22.如權(quán)利要求18所述的頻率捕獲環(huán)，其特征在于包括執(zhí)行全復(fù)數(shù)平方運(yùn)算的復(fù)數(shù)乘法器。
23.一種頻率捕獲環(huán)，包括具有VCO的Costas環(huán)；子電路，產(chǎn)生同相信號分量的平方與正交分量的平方之差；乘法器，在所述差值小于零時(shí)改變VCO驅(qū)動(dòng)電壓的符號。
24.如權(quán)利要求23所述的頻率捕獲環(huán)，其特征在于，所述乘法器在所述差值小于零時(shí)不改變加到所述VCO的電壓的大小。
25.如權(quán)利要求23所述的頻率捕獲環(huán)，其特征在于還包括執(zhí)行全復(fù)數(shù)平方運(yùn)算的復(fù)數(shù)乘法器。
26.一種頻率捕獲環(huán)，包括頻率和相位鎖定環(huán)；執(zhí)行全復(fù)數(shù)平方運(yùn)算的復(fù)數(shù)乘法器。
27.一種從數(shù)據(jù)的相關(guān)中提供頻率捕獲的鎖相環(huán)。
28.一種提供從信號的數(shù)據(jù)中得到的頻率捕獲和相位鎖定的頻率捕獲和相位鎖定環(huán)。
29.如權(quán)利要求28所述的頻率捕獲和相位鎖定環(huán)，其特征在于，利用通過對信號中的數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積運(yùn)算而產(chǎn)生的誤差大小和誤差方向來產(chǎn)生所述鎖相。
30.如權(quán)利要求28所述的頻率捕獲和相位鎖定環(huán)，其特征在于包括Costas環(huán)；以及同相環(huán)。
31.如權(quán)利要求28所述的頻率捕獲和相位鎖定環(huán)，其特征在于包括具有VCO的Costas環(huán)；子電路，產(chǎn)生同相分量平方與正交分量平方之差；乘法器，在同相分量平方與正交分量平方之間的所述差值小于零時(shí)改變VCO驅(qū)動(dòng)電壓的符號。
32.如權(quán)利要求28所述的頻率捕獲和相位鎖定環(huán)，其特征在于具有四個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)。
33.如權(quán)利要求32所述的頻率捕獲和相位鎖定環(huán)，其特征在于，所述四個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)彼此相隔90度分布。
34.如權(quán)利要求28所述的頻率捕獲和相位鎖定環(huán)，其特征在于，它能夠與雙邊帶抑制載波信號同步。
35.如權(quán)利要求28所述的頻率捕獲和相位鎖定環(huán)，其特征在于包括頻率和相位鎖定環(huán)；以及執(zhí)行全復(fù)數(shù)平方運(yùn)算的復(fù)數(shù)乘法器。
36.一種用于為雙邊帶抑制載波信號提供頻率捕獲和相位鎖定環(huán)的同步環(huán)路，所述環(huán)路包括具有VCO的Costas環(huán)；產(chǎn)生I2-Q2的同相環(huán)，所述同相環(huán)包括在I2-Q2小于零時(shí)改變VCO驅(qū)動(dòng)電壓的符號的乘法器；其中，通過產(chǎn)生通過對信號中的數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積運(yùn)算而產(chǎn)生的誤差大小和誤差方向，所述頻率捕獲和相位鎖定環(huán)提供從所述信號的數(shù)據(jù)中得到的頻率捕獲和相位鎖定；以及所述同步環(huán)路具有彼此相隔90度分布的四個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)。
全文摘要
能夠從雙邊帶抑制信號中產(chǎn)生具有大小和方向的頻率誤差的數(shù)據(jù)引導(dǎo)的頻率捕獲環(huán)包括把信號與VCO(420)的輸出相乘的第一乘法器(410)。第一乘法器(410)的輸出通過第二乘法器(430)進(jìn)行卷積。第二乘法器(430)的I輸出傳遞到第一低通濾波器(440)。經(jīng)濾波的I輸出和Q輸出則由第三乘法器(450)相乘。第三乘法器的輸出通過第二低通濾波器(460)進(jìn)行濾波、放大并被返回到VCO(420)以完成反饋環(huán)路。
文檔編號H03L7/08GK1647385SQ03807959
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月5日
發(fā)明者R·W·茨塔, S·M·羅普雷斯托, J·夏, W·張 申請人:麥克羅納斯半導(dǎo)體公司