來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：瞿俊杰摘要：介紹了遲早門同步器的基本工作原理，提出了在遲早門同步器中引入模糊邏輯控制獲得較小相位抖動(dòng)的方法，給出了遲早門同步器在ｆｐｇａ上的具體實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：符號(hào)同步 模糊控制 ｆｐｇａ在數(shù)字通信系統(tǒng)中，必須以符號(hào)速率對(duì)解調(diào)器的輸出進(jìn)行周期性地采樣。為此，接收器需要一個(gè)采樣時(shí)鐘信號(hào)，這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率和符號(hào)速率相等，相位則必須保證采樣時(shí)刻是最佳的。在接收器中獲得這個(gè)采樣時(shí)鐘的過(guò)程被稱為符號(hào)同步或符號(hào)定時(shí)恢復(fù)。遲早門（ｅａｒｌｙ－ｌａｔｅ ｇａｔｅ）是實(shí)現(xiàn)符號(hào)同步的重要方法之一，廣泛運(yùn)用于各種數(shù)字通信系統(tǒng)中。本文提出的基于模糊控制的遲早門與傳統(tǒng)的遲早門相比，具有同步速度快、過(guò)沖小、相位抖動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。在其ｆｐｇａ實(shí)現(xiàn)中，采用了離線計(jì)算實(shí)時(shí)查表控制的方法，并針對(duì)實(shí)際應(yīng)用的情況，將控制表轉(zhuǎn)化為邏輯方程，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了電路。

１ 遲早門簡(jiǎn)介一階閉環(huán)平衡雙積分型遲早門結(jié)構(gòu)如圖１所示。

早門累加器和遲門累加器分別在兩個(gè)連續(xù)的半符號(hào)周期內(nèi)對(duì)輸入數(shù)據(jù)的采樣值進(jìn)行累加，即計(jì)算前半符號(hào)周期和后半符號(hào)周期內(nèi)接收到的信號(hào)的能量，它們與一個(gè)減法器共同構(gòu)成了相位檢測(cè)器。為了保證相位檢測(cè)的有效性，采樣時(shí)鐘的頻率必須是符號(hào)速率的偶數(shù)倍，一般至少要為８倍。如果接收到的信號(hào)為連續(xù)的０或１，那么相位誤差δｅ為零；如果接收到的信號(hào)中０、１交替出現(xiàn)，那么相位誤差δｅ可能不為零。誤差累加器和比較器構(gòu)成了一階低通環(huán)路濾波器，相位誤差累加值與一個(gè)門限值比較，產(chǎn)生的差值控制本地生成的數(shù)據(jù)時(shí)鐘相位。相位誤差累加值的符號(hào)決定數(shù)據(jù)時(shí)鐘的相位是前移還是后移，每次相位調(diào)整的幅度是固定的，調(diào)整的門限值也是固定的�？刂七壿嫺鶕�(jù)本地生成的數(shù)據(jù)時(shí)鐘決定早門累加器、遲門累加器和誤差累加器的工作時(shí)序。

若遲早門的采樣周期為ｔｓ，數(shù)控振蕩器的調(diào)整幅度為ｄ，則由于遲早門相位調(diào)整造成的接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘的相位抖動(dòng)為ｄ·ｔｓ。如果調(diào)整幅度ｄ較大，則數(shù)據(jù)時(shí)鐘可以很快地同步上，但是相位抖動(dòng)就會(huì)比較大。如果調(diào)整幅度ｄ較小，則相位抖動(dòng)較小，但是數(shù)據(jù)時(shí)鐘可能需要較長(zhǎng)的時(shí)間獲得同步。

２ 遲早門的模糊控制設(shè)計(jì)同步速度和相位抖動(dòng)是制約遲早門性能得以提高的主要因素。為了實(shí)現(xiàn)較小相位抖動(dòng)要求下的快速同步，可以采用自適應(yīng)技術(shù)，在相位捕捉階段使用較大的調(diào)整幅度，在相位跟蹤階段使用較小的調(diào)整幅度。本文提出了一種基于模糊控制的方法，同樣可以達(dá)到自適應(yīng)的效果，而且魯棒性好、易于實(shí)現(xiàn)。

基于模糊控制的平衡雙積分型遲早門結(jié)構(gòu)如圖２所示。

在結(jié)構(gòu)上，基于模糊控制的遲早門用兩個(gè)相位誤差寄存器取代了傳統(tǒng)遲早門的相位誤差累加器，用一個(gè)兩輸入、單輸出的模糊控制器取代了傳統(tǒng)遲早門的簡(jiǎn)單比較器。該模糊控制器的輸入為相位誤差累加值的當(dāng)前值δｅ（ｎ）和前一次計(jì)算值δｅ（ｎ－１），輸出為數(shù)控振蕩器的調(diào)整幅度值ｄ。用三角形隸屬度函數(shù)將輸入變量δｅ模糊分割為負(fù)大（ｎｂ）、負(fù)�。ǎ睿螅�、零（ｚｒ）、正�。ǎ穑螅�、正大（ｐｂ）五種取值，模糊分割的圖形表示如圖３所示。輸出變量ｄ被模糊分割為負(fù)大（ｎｂ）、負(fù)中ｎｍ、負(fù)�。ǎ睿螅�、零（ｚｒ）、正�。ǎ穑螅�、正中ｐｍ、正大（ｐｂ）七種取值，模糊分割的圖形表示如圖４所示。

模糊控制器的控制規(guī)則表如表１所示。

表1 模糊控制規(guī)則表相位誤差δe(n-1)

相位誤差δe(n)

dco調(diào)整幅度d

nb

ns

zr

ps

pb

nb

pb

pb

pm

pm

ps

ns

pb

pm

pm

ps

ps

zr

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nm

ps

ns

ns

nm

nm

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pb

ns

nm

nm

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nb由于模糊控制器輸入變量模糊分割的相鄰兩個(gè)取值具有５０％的交疊，所以除個(gè)別點(diǎn)（０、±ａ／２、±ａ）以外的精確輸入值都對(duì)應(yīng)兩條控制規(guī)則。模糊控制器輸出變量的清晰化采用重心法。

３ 模糊控制遲早門的ｆｐｇａ實(shí)現(xiàn)在實(shí)際運(yùn)用中，需要對(duì)接收到的１ｍｂｐｓ高斯最小頻移鍵控（ｇａｕｓｓ－ｍｓｋ）信號(hào)進(jìn)行符號(hào)同步，這就要求模糊控制單元的推理速度至少為１ｍ ｆｌｉｐｓｆｕｚｚｙ ｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｆｅｒｅｎｃｅｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ。顯然，對(duì)這樣的推理速度指標(biāo)，用軟件在一般的通用處理器上是很難實(shí)現(xiàn)的。因此，模糊控制遲早門必須使用硬