信號(hào)與信息處理數(shù)字重采樣誤差對(duì)解調(diào)性能的影響分析張麗娜,潘申富(中國電子科技集團(tuán)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(shù)字重采樣。研究數(shù)字化中頻系統(tǒng)中數(shù)字重采樣誤差對(duì)解調(diào)信噪比的影響。介紹了數(shù)字重采樣的基本原理以及數(shù)字重采樣誤差產(chǎn)生的原因,分析數(shù)字重采樣誤差對(duì)解調(diào)性能的影響并仿真驗(yàn)證了理論分析的正確性。結(jié)合典型的調(diào)制編碼方式對(duì)數(shù)字重采樣誤差范圍提出了要求,為數(shù)字重采樣的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞數(shù)字重采樣;數(shù)字化中頻;內(nèi)插;同步環(huán)路中圖分類號(hào)TN713+7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)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(shè)內(nèi)插前時(shí)鐘周期T,內(nèi)插后時(shí)鐘周期T;,利用內(nèi)插函數(shù)完成把采樣周期為T的信解調(diào)端采用帶通采樣時(shí)需要引人數(shù)字重采樣,號(hào)x[nT,]轉(zhuǎn)換成與輸入信號(hào)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(nèi)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(jí)解調(diào)中常常是要求符號(hào)速率∑x[(m-i)T,h[(i+叫)T]。(1)R是連續(xù)可變的,為了適應(yīng)后級(jí)解調(diào)的需要,需要式中,m為整數(shù)部分;4為分?jǐn)?shù)部分。引入數(shù)字重采樣將數(shù)據(jù)速率由f變換到符號(hào)速率R,的2N倍1.2設(shè)計(jì)要素1基本原理及設(shè)計(jì)要素由定義可以看出,數(shù)字重釆樣的實(shí)現(xiàn)包括對(duì)內(nèi)插函數(shù)的選擇和插值位置的計(jì)算2個(gè)問題1.1基本原理1.2.1選擇合適的內(nèi)插函數(shù)基于采樣率變換的方法主要有3種:①直接變數(shù)字重采樣的基本原理如圖1所示,可以歸結(jié)換法,即通過插零和低通濾波將信號(hào){x(n)}的采樣為:根據(jù)一條曲線已率提高到和f的最小公倍數(shù)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(hào)!v(i),這種方法雖然率變換的需求利用性能中國煤化工項(xiàng)式插值法,將內(nèi)插函數(shù)來計(jì)算得已知樣點(diǎn)一-◆插值點(diǎn)Ix(n)CNMHG然簡單但是性能到該曲線上某些未圖1數(shù)字重采樣的基本原理收稿日期:101262011年死線電工翟第41桌第2期19信號(hào)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)誤差來完成重采樣誤差的分析。(或匹配)濾波器直接實(shí)現(xiàn)重采樣的方法,該方法不僅計(jì)箅復(fù)雜度低,而且仿真結(jié)果表明其性能與直接數(shù)字重采樣變換法非常接近。定時(shí)恢復(fù)內(nèi)插函數(shù)的選擇與輸入采樣速率、信號(hào)帶寬有圖3等效模型關(guān)。當(dāng)歸一化輸入采樣率很高時(shí),對(duì)內(nèi)插函數(shù)的要求就比較低,此時(shí)線性內(nèi)插即可滿足要求,而當(dāng)歸一下面理論推導(dǎo)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)采用線性內(nèi)插遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能化公式,一般情況下可認(rèn)為采樣點(diǎn)的抖動(dòng)r是服從滿足需求,此時(shí)需要選擇性能較好的內(nèi)插函數(shù)。均值為0,方差為a2的高斯分布的噪聲1.22內(nèi)插位置的估計(jì)般接收信號(hào)(忽略傳輸?shù)男诺姥舆t)為:數(shù)字重采樣中對(duì)內(nèi)插位置的估計(jì)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碼間串?dāng)_時(shí),接收信號(hào)可以表示為過簡單的計(jì)算就可r(k)=ah(0)+n(AT)。(3)以得出插值位置而當(dāng)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)路來估計(jì)內(nèi)插位接收端采樣有時(shí)鐘抖動(dòng)時(shí),接收信號(hào)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(shè)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(shè)采用32位累加器的數(shù)控振蕩器(NCO),NCOn( kr).的初始化頻率控制字為:式中,a(r)為信號(hào);a(MT-m+τT為碼間串?dāng)_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(jī)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(duì)應(yīng)式(1)中的m4和k分別可以表示為:線性插值和立方差值2種方式來近似h(rT)和h(AT-nT+τT),立方插值比線性插值性能更好,整數(shù)部分:m(k)=下取整/(k)但是復(fù)雜度大,所以采用線性插值來近似h(T)和分?jǐn)?shù)部分:(k)=/m(h)x21h(AT-nT+rT)。r(kT +tT)∑sh(AT-nT+tT)+n(kT)2采樣誤差對(duì)信噪比影響的分析h(rT)+2 ah(kT-nT+rr)+n(kT)2.1數(shù)字重采樣誤差來源分析a(0)+a4(h(zT)-h(0)*jhh(kT-nT+rT)+n(kT)。由上述討論可以看出,在數(shù)字重采樣中,由于內(nèi)分析中假設(shè)|rT|