论文部分内容阅读
有线电缆数据服务接口规范(DOCSIS,Data Over Cable Service Interface Specification)是混合光纤同轴电缆网(HFC,Hybrid Fiber Coaxial)中得到广泛支持的标准协议之一。随着应用需求的不断发展更新,2014年美国Cable-Labs正式发布了最新的C-DOCSIS协议规范。高阶QAM调制解调是C-DOCSIS协议物理层下行信道所涉及的关键模块,其中的载波恢复技术决定了系统能否实现良好的解调性能。随着调制阶数变高,星座图尤为密集,此时系统对于频率偏移和相位抖动十分敏感,对载波恢复技术的要求也就越来越高。本文首先以C-DOCSIS协议物理层下行信道为背景,研究了几种经典的载波恢复算法。分析表明现有算法存在无法兼顾频偏同步范围、载波恢复时间、相位抖动大小三项指标的问题。为了解决此问题,本文针对C-DOCSIS协议物理层下行信道开展了高阶QAM载波恢复算法的研究,主要工作包括:1.提出了一种改进的鉴频鉴相器(PFD,Phase And Frequency Detectors),并对其窗口结构进行了设计。通过改变“保持”和“跟踪”状态的切换条件,使得PFD输出更大的直流分量,从而有效提高了环路的收敛速度,缩短了载波恢复时间。2.设计了一种多门限载波恢复算法,该算法分为粗同步、过渡阶段、细同步三个模式,采用自动模式切换控制机制(AFC,Automatic Frequency Control)检测合适的模式切换时间。首先通过极性判决算法实现快速粗同步,再切换到改进的简化星座算法(MRC,Modified Reduced Constellation)进一步减小频偏抖动,最后利用带加权DD的算法(WDD,Weighted Directed Decision)完成细同步,从而获得很小的相位抖动。3.通过结合1和2,本文最终得到了一种基于PFD的多门限载波恢复算法。它将改进的PFD思想引入了多门限载波恢复算法,充分结合了改进的PFD算法频偏同步范围大,载波恢复时间短以及多门限载波恢复算法相位抖动小的优点。该算法能够兼顾频偏同步范围、载波恢复时间、相位抖动大小三项指标,是一种综合性能良好的高阶QAM载波恢复算法。