数字重采样误差对解调性能的影响分析

信号与信息处理数字重采样误差对解调性能的影响分析张丽娜,潘申富(中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081)摘要采用带通采样的接收端往往要引入数字重采样。研究数字化中頻系统中数字重采样误差对解调信噪比的影响。介绍了数字重采样的基本原理以及数字重采样误差产生的原因,分析数字重采样误差对解调性能的影响并仿真验证了理论分析的正确性。结合典型的调制编码方式对数字重采样误差范围提出了要求,为数字重采样的设计及实现提供了依据。关键词数字重采样;数字化中频;内插;同步环路中图分类号TN713+7文献标识码A文章编号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引言知的样本值。假设内插前时钟周期T,内插后时钟周期T;,利用内插函数完成把采样周期为T的信解调端采用带通采样时需要引人数字重采样,号x[nT,]转换成与输入信号周期相同的时钟周期主要原因如下:带通采样时钟变化会引人相位噪声T,内插后的输出为:T]=y[(m+)T]时钟是固定的几个值,所以带通采样时钟频率,往往是固定的,同时,后级解调中常常是要求符号速率∑x[(m-i)T,h[(i+叫)T]。(1)R是连续可变的,为了适应后级解调的需要,需要式中,m为整数部分;4为分数部分。引入数字重采样将数据速率由f变换到符号速率R,的2N倍1.2设计要素1基本原理及设计要素由定义可以看出,数字重釆样的实现包括对内插函数的选择和插值位置的计算2个问题1.1基本原理1.2.1选择合适的内插函数基于采样率变换的方法主要有3种:①直接变数字重采样的基本原理如图1所示,可以归结换法,即通过插零和低通滤波将信号{x(n)}的采样为:根据一条曲线已率提高到和f的最小公倍数fs,然后进行抽取知的样点值和采样最后样率为f的信号!v(i),这种方法虽然率变换的需求利用性能中国煤化工项式插值法,将内插函数来计算得已知样点一-◆插值点Ix(n)CNMHG然简单但是性能到该曲线上某些未图1数字重采样的基本原理收稿日期:101262011年死线电工翟第41桌第2期19信号与信息处理较差;③采用群延迟随重采样点位置而变化的低通定时误差来完成重采样误差的分析。(或匹配)滤波器直接实现重采样的方法,该方法不仅计箅复杂度低,而且仿真结果表明其性能与直接数字重采样变换法非常接近。定时恢复内插函数的选择与输入采样速率、信号带宽有图3等效模型关。当归一化输入采样率很高时,对内插函数的要求就比较低,此时线性内插即可满足要求,而当归一下面理论推导出由采样点抖动引起的信噪比恶化输入采样率较低时,此时采用线性内插远远不能化公式,一般情况下可认为采样点的抖动r是服从满足需求,此时需要选择性能较好的内插函数。均值为0,方差为a2的高斯分布的噪声1.22内插位置的估计般接收信号(忽略传输的信道延迟)为:数字重采样中对内插位置的估计主要取决于r(k)=2 ah(kT-nT)+n(kT)2个时钟的频率如果2个时钟是同源钟那么可以通无码间串扰时,接收信号可以表示为过简单的计算就可r(k)=ah(0)+n(AT)。(3)以得出插值位置而当2个时钟不同N分频叫鉴相器等此时的信噪比公式为:NR=E(a+12)(0)源时往往使用同步环路来估计内插位接收端采样有时钟抖动时,接收信号为:置。同步环路模型图2同步环路模型r(kT+tT)=2 ah(AT-nT+ tT)+n(kr)如图2所示。假设输入时钟的频率为f参考时钟的频率为ahh(tr)+a h(kT-nT+ tT)+。sm∫,假设采用32位累加器的数控振荡器(NCO),NCOn( kr).的初始化频率控制字为:式中,a(r)为信号;a(MT-m+τT为码间串扰引起的噪声;n(kT)为加性噪声。在仿真中已知h(t)的采样值,而r是随机的,所以求解NCO的频率控制字表示为:的重点放在h(rT)和h(kT-nT+rT)上,分别采用fu(k+1)=fow(k)+ initial fcu +loop outo则对应式(1)中的m4和k分别可以表示为:线性插值和立方差值2种方式来近似h(rT)和h(AT-nT+τT),立方插值比线性插值性能更好,整数部分:m(k)=下取整/(k)但是复杂度大,所以采用线性插值来近似h(T)和分数部分:(k)=/m(h)x21h(AT-nT+rT)。r(kT +tT)∑sh(AT-nT+tT)+n(kT)2采样误差对信噪比影响的分析h(rT)+2 ah(kT-nT+rr)+n(kT)2.1数字重采样误差来源分析a(0)+a4(h(zT)-h(0)*jhh(kT-nT+rT)+n(kT)。由上述讨论可以看出,在数字重采样中,由于内分析中假设|rT|