注:第二列为按照逆时针计算的相位模糊值。
式(3)表明,仅通过接收符号的相位以及本地同步码的相位即可计算出相关值的实部和虚部。
之后将实部和虚部分别与两个门限值做比较,然后根据表1的判决逻辑,即可直接检测出峰值脉冲与相位模糊值。
3 算法性能分析
帧同步系统应有较强的抗干扰能力,通常用漏同步概率、假同步概率来衡量其系统性能。本文的方法应用在320 MHz符号速率8PSK信号系统的帧同步和相位模糊值的估计上。其中,帧同步码长为58;帧全长为2 660个调制符号。并且要求在比特信噪比不低于6 dB的情况下,漏同步概率小于10-12;假同步概率小于10-12;同步概率大于0.95。
设p为码元错误概率,n为同步码组的码元数,m为判决器容许码组中的错误码元最大数,则漏同步概率为:
n为58,前后方保护系数为3,可计算概率理论值如下:
漏同步概率:
这是满足系统要求的。
用Matlab仿真测试结果如下:在各个偏移相位下比特信噪比从6~20 dB,在未做前后方保护的情况下做104次仿真。有假同步概率为0;同步概率为1;失步概率为0。这样加上系数为3的前后方保护后,相当于做1012次仿真。有假同步概率为0;同步概率为1;失步概率为0。由上可见,理论分析和仿真实验得到的性能均满足系统的要求。
4 实现相位模糊估计的高速帧同步器结构与FPGA实现
实际应用中符号速率为320 MSPS,8PSK调制信号的帧同步码长为58,帧长为2 660个调制符号。整个结构流程描述如下:
(1)首先将320 MHz的接收数据进行1:2串/并转换,将数据速率降低为160 MHz,得到Q0,Q1两路并行数据。这样保证了系统的主要功能模块是较低速实现的,而只有少量接口模块需要考虑高速问题。