數字重采樣誤差對解調性能的影響分析

信號與信息處理數字重采樣誤差對解調性能的影響分析張麗娜,潘申富(中國電子科技集團公司第五十四研究所,河北石家莊050081)摘要采用帶通采樣的接收端往往要引入數字重采樣。研究數字化中頻系統中數字重采樣誤差對解調信噪比的影響。介紹了數字重采樣的基本原理以及數字重采樣誤差產(chǎn)生的原因,分析數字重采樣誤差對解調性能的影響并仿真驗證了理論分析的正確性。結合典型的調制編碼方式對數字重采樣誤差范圍提出了要求,為數字重采樣的設計及實(shí)現提供了依據。關(guān)鍵詞數字重采樣;數字化中頻;內插;同步環(huán)路中圖分類(lèi)號TN713+7文獻標識碼A文章編號1003-3106(2011)02-0019-02Analysis on the Effect of Error in Digital Resampling on thePerformance of ReceiverZHANG Li-na, PAN Shen-f(The 54 th Research Institute of CETC, Shijiazhuang Heibei 050081, China)bstract The receiver with bandpass resample usually needs digital resampling. This paper mainly discuss the influence of error ofdigital resample on SNR performance in digital IF system. The basic principle of digital resampling was described. And how the resample errorcome into being and the effect of the resample error on demodulation performance were described then. The correctness of the method isverified by simulation results. At last, requirement for digital resampling error was put forward combined with typical modulation and coderey words digital resample: di0引言知的樣本值。假設內插前時(shí)鐘周期T,內插后時(shí)鐘周期T;,利用內插函數完成把采樣周期為T(mén)的信解調端采用帶通采樣時(shí)需要引人數字重采樣,號x[nT,]轉換成與輸入信號周期相同的時(shí)鐘周期主要原因如下:帶通采樣時(shí)鐘變化會(huì )引人相位噪聲T,內插后的輸出為:T]=y[(m+)T]時(shí)鐘是固定的幾個(gè)值,所以帶通采樣時(shí)鐘頻率,往往是固定的,同時(shí),后級解調中常常是要求符號速率∑x[(m-i)T,h[(i+叫)T]。(1)R是連續可變的,為了適應后級解調的需要,需要式中,m為整數部分;4為分數部分。引入數字重采樣將數據速率由f變換到符號速率R,的2N倍1.2設計要素1基本原理及設計要素由定義可以看出,數字重釆樣的實(shí)現包括對內插函數的選擇和插值位置的計算2個(gè)問(wèn)題1.1基本原理1.2.1選擇合適的內插函數基于采樣率變換的方法主要有3種:①直接變數字重采樣的基本原理如圖1所示,可以歸結換法,即通過(guò)插零和低通濾波將信號{x(n)}的采樣為:根據一條曲線(xiàn)已率提高到和f的最小公倍數fs,然后進(jìn)行抽取知的樣點(diǎn)值和采樣最后樣率為f的信號!v(i),這種方法雖然率變換的需求利用性能中國煤化工項式插值法,將內插函數來(lái)計算得已知樣點(diǎn)一-◆插值點(diǎn)Ix(n)CNMHG然簡(jiǎn)單但是性能到該曲線(xiàn)上某些未圖1數字重采樣的基本原理收稿日期:101262011年死線(xiàn)電工翟第41桌第2期19信號與信息處理較差;③采用群延遲隨重采樣點(diǎn)位置而變化的低通定時(shí)誤差來(lái)完成重采樣誤差的分析。(或匹配)濾波器直接實(shí)現重采樣的方法,該方法不僅計箅復雜度低,而且仿真結果表明其性能與直接數字重采樣變換法非常接近。定時(shí)恢復內插函數的選擇與輸入采樣速率、信號帶寬有圖3等效模型關(guān)。當歸一化輸入采樣率很高時(shí),對內插函數的要求就比較低,此時(shí)線(xiàn)性?xún)炔寮纯蓾M(mǎn)足要求,而當歸一下面理論推導出由采樣點(diǎn)抖動(dòng)引起的信噪比惡化輸入采樣率較低時(shí),此時(shí)采用線(xiàn)性?xún)炔暹h遠不能化公式,一般情況下可認為采樣點(diǎn)的抖動(dòng)r是服從滿(mǎn)足需求,此時(shí)需要選擇性能較好的內插函數。均值為0,方差為a2的高斯分布的噪聲1.22內插位置的估計般接收信號(忽略傳輸的信道延遲)為:數字重采樣中對內插位置的估計主要取決于r(k)=2 ah(kT-nT)+n(kT)2個(gè)時(shí)鐘的頻率如果2個(gè)時(shí)鐘是同源鐘那么可以通無(wú)碼間串擾時(shí),接收信號可以表示為過(guò)簡(jiǎn)單的計算就可r(k)=ah(0)+n(AT)。(3)以得出插值位置而當2個(gè)時(shí)鐘不同N分頻叫鑒相器等此時(shí)的信噪比公式為:NR=E(a+12)(0)源時(shí)往往使用同步環(huán)路來(lái)估計內插位接收端采樣有時(shí)鐘抖動(dòng)時(shí),接收信號為:置。同步環(huán)路模型圖2同步環(huán)路模型r(kT+tT)=2 ah(AT-nT+ tT)+n(kr)如圖2所示。假設輸入時(shí)鐘的頻率為f參考時(shí)鐘的頻率為ahh(tr)+a h(kT-nT+ tT)+。sm∫,假設采用32位累加器的數控振蕩器(NCO),NCOn( kr).的初始化頻率控制字為:式中,a(r)為信號;a(MT-m+τT為碼間串擾引起的噪聲;n(kT)為加性噪聲。在仿真中已知h(t)的采樣值,而r是隨機的,所以求解NCO的頻率控制字表示為:的重點(diǎn)放在h(rT)和h(kT-nT+rT)上,分別采用fu(k+1)=fow(k)+ initial fcu +loop outo則對應式(1)中的m4和k分別可以表示為:線(xiàn)性插值和立方差值2種方式來(lái)近似h(rT)和h(AT-nT+τT),立方插值比線(xiàn)性插值性能更好,整數部分:m(k)=下取整/(k)但是復雜度大,所以采用線(xiàn)性插值來(lái)近似h(T)和分數部分:(k)=/m(h)x21h(AT-nT+rT)。r(kT +tT)∑sh(AT-nT+tT)+n(kT)2采樣誤差對信噪比影響的分析h(rT)+2 ah(kT-nT+rr)+n(kT)2.1數字重采樣誤差來(lái)源分析a(0)+a4(h(zT)-h(0)*jhh(kT-nT+rT)+n(kT)。由上述討論可以看出,在數字重采樣中,由于內分析中假設|rT|