基于單片機的數字通信系統位同步提取

在數字通信系統中，發送端按照確定的時間順序，逐個傳輸數碼脈沖序列中的每個碼元。而在接收端必須有準確的抽樣判決時刻才能正確判決所發送的碼元，因此，接收端必須提供一個確定抽樣判決時刻的定時脈沖序列。這個定時脈沖序列的重復頻率必須與發送的數碼脈沖序列一致，同時在最佳判決時刻(或稱為最佳相位時刻)對接收碼元進行抽樣判決。可以把在接收端產生這樣的定時脈沖序列稱為碼元同步，或稱位同步。
實現位同步的方法和載波同步類似，有直接法(自同步法)和插入導頻法(外同步法)兩種，而直接法又分為濾波法和鎖相法。本文介紹的方法就是用直接法中的鎖相環實現的。
1 數字鎖相位同步提取原理
數字通信系統接收端位同步提取通常采用如圖1所示的數字鎖相環DPLL(Digital Phase Locked Loop)。DPLL包括3個部件：

(1)數字鑒相器DPD(Digital Phase Ditector)比較接收碼元與本地DCO輸出的位同步時鐘相位，輸出反映相位差的數字信號。
(2)數字環路濾波器DLF(Digital Loop Filter)對DPD輸出相位誤差數字信號濾波，去掉隨機噪聲的影響，輸出較準確的相位誤差數字信號。
(3)數控振蕩器DCO(Digital Controlled Oscillator)是數字電路構成的振蕩器，輸出與接收碼元相同速率的位同步時鐘脈沖CLK，其相位受相位誤差數字信號控制可提前或推遲，最后與接收碼元相位鎖定。
DPD及DCO是構成數字鎖相環必不可少的部件，DLF可視需要而加入。3個部件各由多種形式的電路組成不同的數字鎖相環。最典型的數字鎖相環為超前-滯后型數字鎖相環，又稱為微分整流型數字鎖相環，在碼速率不高時可由圖2所示單片機系統實現。圖中，邊緣檢測又稱為過零檢測，它將輸入數據信號DK1放大整形后，再將其跳變沿(整形前的過零點)變換為窄脈沖ZCD，送至單片機的外部中斷輸入端INT1。邊緣檢測中的延時電路可用幾級門實現。微分整流電路與邊緣檢測電路具有相同功能。