信號與信息處理數(shù)字重采樣誤差對解調(diào)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(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)字重采樣誤差對解調(diào)性能的影響并仿真驗證了理論分析的正確性。結(jié)合典型的調(diào)制編碼方式對數(shù)字重采樣誤差范圍提出了要求,為數(shù)字重采樣的設(shè)計及實現(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(shè)內(nèi)插前時鐘周期T,內(nèi)插后時鐘周期T;,利用內(nèi)插函數(shù)完成把采樣周期為T的信解調(diào)端采用帶通采樣時需要引人數(shù)字重采樣,號x[nT,]轉(zhuǎn)換成與輸入信號周期相同的時鐘周期主要原因如下:帶通采樣時鐘變化會引人相位噪聲T,內(nèi)插后的輸出為:T]=y[(m+)T]時鐘是固定的幾個值,所以帶通采樣時鐘頻率,往往是固定的,同時,后級解調(diào)中常常是要求符號速率∑x[(m-i)T,h[(i+叫)T]。(1)R是連續(xù)可變的,為了適應(yīng)后級解調(diào)的需要,需要式中,m為整數(shù)部分;4為分數(shù)部分。引入數(shù)字重采樣將數(shù)據(jù)速率由f變換到符號速率R,的2N倍1.2設(shè)計要素1基本原理及設(shè)計要素由定義可以看出,數(shù)字重釆樣的實現(xiàn)包括對內(nèi)插函數(shù)的選擇和插值位置的計算2個問題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{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,然后進行抽取知的樣點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(nèi)插函數(shù)來計算得已知樣點一-◆插值點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信號與信息處理較差;③采用群延遲隨重采樣點位置而變化的低通定時誤差來完成重采樣誤差的分析。(或匹配)濾波器直接實現(xiàn)重采樣的方法,該方法不僅計箅復雜度低,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。定時恢復內(nèi)插函數(shù)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,對內(nèi)插函數(shù)的要求就比較低,此時線性內(nèi)插即可滿足要求,而當歸一下面理論推導出由采樣點抖動引起的信噪比惡化輸入采樣率較低時,此時采用線性內(nèi)插遠遠不能化公式,一般情況下可認為采樣點的抖動r是服從滿足需求,此時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)插位置的估計般接收信號(忽略傳輸?shù)男诺姥舆t)為:數(shù)字重采樣中對內(nèi)插位置的估計主要取決于r(k)=2 ah(kT-nT)+n(kT)2個時鐘的頻率如果2個時鐘是同源鐘那么可以通無碼間串擾時,接收信號可以表示為過簡單的計算就可r(k)=ah(0)+n(AT)。(3)以得出插值位置而當2個時鐘不同N分頻叫鑒相器等此時的信噪比公式為:NR=E(a+12)(0)源時往往使用同步環(huán)路來估計內(nèi)插位接收端采樣有時鐘抖動時,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(shè)輸入時鐘的頻率為f參考時鐘的頻率為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;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(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)但是復雜度大,所以采用線性插值來近似h(T)和分數(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|