一种结合使能控制的采样钟同步实现方法

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摘 要： 许多通信场景中调制信号不能完全满足过零特性，常用检测方法都不能直接应用，为了解决这个问题，采用了一种结合使能控制的采样钟同步方法。通过使能信号控制环路中的Gardner定时误差检测模块，达到环路收敛的目的。该方法既利用了通常的Gardner算法结构，具有低复杂度特性，又保证了环路可以可靠工作。在实验过程中给出了具体的工程实现流程，并通过仿真验证了该方法的有效性。

关键词： 使能控制； 采样钟； 同步； Gardner算法结构

中图分类号： TN911.7?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）11?0145?03

0 引 言

出于实现成本和复杂度考虑，数字通信接收机通常采用固定频率晶振实现信号采样。由于工艺原因，实际频率和额定频率之间会存在不可避免的频率误差，从而使得基于数字电路实现的采样钟恢复环路是多数系统中的必不可少的模块之一。

目前，针对不同场景，学者们已经提出了多种采样钟恢复算法[1?3]，它们的基本架构类似，主要区别在于定时误差检测采用的算法不同，而且对输入信号的特性要求也不同。纵观这些定时误差检测算法，最常用的包括Gardner检测算法[4?5]和相关检测算法[2]。其中，前者要求输入检测器的数据率为符号率的两倍，而且数据中的过零点要足够多，目前，这种方法已经成功应用到欧洲DVB?C、美国ATSC?T等多种系统接收机实现中。另外，由于卫星通信中多采用低阶QPSK等调制方式，满足其对过零特性的要求，Gardner算法在卫星通信领域也有很大的应用前景，如DVB?S/DVB?S2等系统接收机。相关检测算法适合发送信号中包含一段已知的训练信号，且该段数据的自相关特性较优，算法需要输入的数据率是符号率的四倍，相关检测算法也有很广泛的应用，也涌现了许多改进算法以及在基本构架基础上的并行实现方法[6?11]。

但是，实际的通信体制中，存在许多场景，仅部分信号满足过零特性，如仅有一段数据采用过零特性较好的调制方式，其他数据采用OFDM调制或者其他调制方式。此时，上文提到的两种检测方法都不能直接应用。出于这种考虑，本文给出了一种结合使能控制的采样钟同步实现方法，该方法既利用了通常的Gardner算法结构，具有低复杂度特性，又保证了环路可以可靠工作。

1 典型的基于Gardner算法的采样钟同步环路

如图1所示，基于Gardner算法的采样钟同步环路包括四个主要部分：内插滤波器、Gardner定时误差检测器、低通滤波器和数控振荡器。内插滤波器根据输入的数据序列和小数因子内插得到新的数据符号，可以采用三角内插、分段抛物内插等实现，其内插性能决定了环路的恢复精度；低通滤波器实现对估计误差的滤波，其带宽决定了环路是否收敛、收敛速度以及收敛精度；数控振荡器根据滤波器输出计算符号率使能信号和两倍的符号率使能信号，其中前者控制滤波器，后者控制Gardner定时误差检测器。Gardner定时误差检测器用三个连续的采样点来求得定时误差，即：