[go: up one dir, main page]

CN110752870B - 滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法及装置 - Google Patents

滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110752870B
CN110752870B CN201911037523.2A CN201911037523A CN110752870B CN 110752870 B CN110752870 B CN 110752870B CN 201911037523 A CN201911037523 A CN 201911037523A CN 110752870 B CN110752870 B CN 110752870B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
error estimation
error
coefficient
roll
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911037523.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110752870A (zh
Inventor
崔霞霞
李新玲
苟晓刚
王少飞
张丽娜
刘一龙
韩中良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 54 Research Institute
Original Assignee
CETC 54 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 54 Research Institute filed Critical CETC 54 Research Institute
Priority to CN201911037523.2A priority Critical patent/CN110752870B/zh
Publication of CN110752870A publication Critical patent/CN110752870A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110752870B publication Critical patent/CN110752870B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18519—Operations control, administration or maintenance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18578—Satellite systems for providing broadband data service to individual earth stations
    • H04B7/18586—Arrangements for data transporting, e.g. for an end to end data transport or check

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法及装置，属于宽带卫星自适应传输系统定时恢复技术领域。该方法首先根据成形滤波器的滚降系数，将匹配滤波器的滚降系数作相应的调整；然后根据滚降系数判定匹配滤波器输出的信号采用哪种定时误差估计算法；接着采用不同定时误差估计算法得到的估计误差，并采用相同的环路滤波、定时NCO和内插滤波器，调整环路滤波器参数，在4倍采样点中内插出最佳采样值yk。本发明根据滚降系数可变的宽带卫星自适应传输系统的特点，依据信令信息将匹配滤波器的滚降系数做相应的调整，可以实现最佳接收，并根据滚降系数采用不同的定时算法，能够确保系统工作稳定。

Description

滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法及装置
技术领域
本发明涉及宽带卫星自适应传输系统定时恢复技术领域，特别是指一种滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法及装置，可用于滚降系数可变的采用高阶调制方式的通信系统的定时恢复。
背景技术
滚降系数可变的宽带卫星自适应传输系统中，发送端成形滤波器滚降系数的变化可以改变传输带宽，影响传输效率。而在接收端如果采用滚降系数固定的通用匹配滤波器，无法做到最佳接收，会严重影响系统性能。此外，通用的匹配滤波器在宽带应用时，抽头系数最高为64阶，在滚降系数
Figure DEST_PATH_IMAGE001
时，滚降系数越小，对系统性能影响越大。当滚降系数
Figure 921987DEST_PATH_IMAGE001
时，通用的定时算法误差估计精度变差，造成定时抖动过大，影响解调性能，并容易引起失步。
Moeneclaey算法不受自噪声影响，可以在低滚降系数和高阶调制应用系统中工作。但是，当滚降系数
Figure 609845DEST_PATH_IMAGE002
，特别是采用高阶调制方式时，误差估计精度大幅降低，系统性能将越来越差。
发明内容
为解决现有技术在滚降系数可变的宽带卫星自适应传输系统的匹配及定时算法存在的不足，本发明提供了一种滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法及装置，其可以针对不同滚降系数进行不同抽头系数的可变匹配滤波，并可按滚降系数分段采用不同的定时算法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种用于滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法，应用于宽带卫星传输系统的接收端，用于对接收端收到的来自于宽带卫星传输系统发送端的信号进行定时恢复，包括以下步骤：
（1）对宽带卫星传输系统发送端中成型滤波器输出的信号进行匹配，输出采样信号，实现信号的最佳接收；当发送端的滚降系数改变时，通过查表的方式改变抽头系数，实现接收端滚降系数的相应改变；
（2）根据发送端的滚降系数采用相应的误差估计方式，当滚降系数
Figure 381492DEST_PATH_IMAGE002
时，根据匹配滤波器输出的采样信号，采用平方定时误差估计算法进行误差估计，当滚降系数
Figure 269813DEST_PATH_IMAGE001
时，根据误差补偿滤波器输出的最佳采样点
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，采用Moeneclaey算法进行误差估计；
（3）将步骤（2）的误差估计结果依次进行环路滤波和定时数控振荡器处理，输出处理后的误差信号；
（4）根据步骤（3）得到的误差信号对步骤（1）输出的采样信号进行定时补偿，输出最佳采样点
Figure 152318DEST_PATH_IMAGE003
，完成接收端的定时恢复。
进一步地，所述步骤（1）中以并行方式进行匹配，并输出多路并行采样信号，每个并行进程中均根据滚降系数通过查表方式设置本进程的抽头系数。
进一步地，所述步骤（1）中共有四个并行进程并输出四路并行采样信号，所述步骤（2）中的平方定时误差估计算法为并行平方定时误差估计算法，并行平方定时误差估计算法包括以下步骤：
以每一路采样信号的时钟作为符号时钟；
对采样信号进行突发处理，在采样信号的导频部分将连续信号变为突发信号；
将每一路采样信号中的有效信号部分与其共轭信号进行相乘，将1、3路的乘积并行相减并累加作为实部信号，将2、4路的乘积并行相加并累加作为虚部信号；
用实部信号除以虚部信号，通过反正切求得弧度角，得到定时误差的估计值。
进一步地，所述步骤（4）中采用内插滤波器对步骤（1）输出的采样信号进行定时补偿，具体包括以下步骤：
根据步骤（2）所选择的误差估计方式为内插滤波器采用相应的输入信号；具体来说，若选择的是Moeneclaey算法进行误差估计，则输入信号为步骤（1）输出的多路并行采样信号，若选择的是平方定时误差估计算法进行误差估计，则输入信号为突发处理后多路并行采样信号的有效信号部分；
根据步骤（3）得到的误差信号，调整输入给内插滤波器的多路并行信号的先后顺序；
根据误差信号，通过查表方式选择内插滤波器的抽头系数，以并行重采样的方式恢复出最佳采样点
Figure 691753DEST_PATH_IMAGE003
。
进一步地，所述Moeneclaey算法包括以下步骤：
采用误差估计为0的内插滤波器输出的单路最佳采样值
Figure 634301DEST_PATH_IMAGE003
作为Moeneclaey算法的初始输入信号，后续Moeneclaey算法的输入信号则为内插滤波器输出的调整后的最佳采样值
Figure 9919DEST_PATH_IMAGE003
；
根据下式得到Moeneclaey算法的输出误差估计信号
Figure 617487DEST_PATH_IMAGE004
：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，
其中，
Figure 27739DEST_PATH_IMAGE006
是
Figure 141189DEST_PATH_IMAGE003
延时一个符号时钟周期的信号，上标*表示取共轭信号。
此外，本发明还提供一种用于滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复装置，用于对宽带卫星传输系统接收端收到的来自于宽带卫星传输系统发送端的信号进行定时恢复，包括匹配滤波器、平方定时误差估计模块、Moeneclaey定时误差估计模块、误差估计选择模块、误差处理模块以及误差补偿滤波器，其中：
匹配滤波器，用于对宽带卫星传输系统发送端中成型滤波器输出的信号进行匹配，输出采样信号，实现信号的最佳接收；当发送端的滚降系数改变时，匹配滤波器通过查表的方式改变抽头系数，实现接收端滚降系数的相应改变；
平方定时误差估计模块，用于根据匹配滤波器输出的采样信号，采用平方定时误差估计算法进行误差估计，并输出误差估计结果；
Moeneclaey定时误差估计模块，用于根据误差补偿滤波器输出的最佳采样点
Figure 253370DEST_PATH_IMAGE003
，采用Moeneclaey算法进行误差估计，并输出误差估计结果；
误差估计选择模块，用于根据宽带卫星传输系统发送端的滚降系数选择相应的误差估计结果，并将该误差估计结果传送给误差处理模块；当滚降系数
Figure 477678DEST_PATH_IMAGE002
时，采用平方定时误差估计模块输出的误差估计结果，当滚降系数
Figure 539175DEST_PATH_IMAGE001
时，采用Moeneclaey定时误差估计模块输出的误差估计结果；
误差处理模块，用于将误差估计结果依次进行环路滤波和定时数控振荡器处理，输出处理后的误差信号；
误差补偿滤波器，用于接收匹配滤波器输出的采样信号，并根据误差处理模块输出的误差信号对采样信号进行定时补偿，输出最佳采样点
Figure 761209DEST_PATH_IMAGE003
，完成接收端的定时恢复。
进一步地，所述匹配滤波器包括多个子滤波模块，每个子滤波模块均具有一个输入信号并输出一个采样信号，各子滤波模块的输入信号构成匹配滤波器的多路并行输入信号，各子滤波模块的输出信号构成匹配滤波器输出的多路并行的采样信号，当发送端的滚降系数改变时，根据滚降系数通过查表方式改变子滤波模块的抽头系数。
进一步地，所述匹配滤波器包括四个子滤波模块，所述平方定时误差估计模块接收所述匹配滤波器输出的四路并行的采样信号，并采用并行的平方定时误差估计算法进行误差估计；所述并行的平方定时误差估计算法包括以下步骤：
以每一路采样信号的时钟作为符号时钟；
对采样信号进行突发处理，在采样信号的导频部分将连续信号变为突发信号；
将每一路采样信号中的有效信号部分与其共轭信号进行相乘，将1、3路的乘积并行相减并累加作为实部信号，将2、4路的乘积并行相加并累加作为虚部信号；
用实部信号除以虚部信号，通过反正切求得弧度角，得到定时误差的估计值。
进一步地，所述误差补偿滤波器为内插滤波器，误差补偿滤波器的处理过程包括以下步骤：
根据误差估计选择模块所选择的误差估计结果，为内插滤波器采用相应的输入信号；具体来说，若误差估计选择模块选择的是Moeneclaey定时误差估计模块输出的误差估计结果，则内插滤波器的输入信号为匹配滤波器输出的多路并行采样信号，若误差估计选择模块选择的是平方定时误差估计模块输出的误差估计结果，则内插滤波器的输入信号为突发处理后多路并行采样信号的有效信号部分；
根据误差处理模块输出的误差信号，调整输入给内插滤波器的多路并行信号的先后顺序；
根据误差信号，通过查表方式选择内插滤波器的抽头系数，以并行重采样的方式恢复出最佳采样点
Figure 173736DEST_PATH_IMAGE003
。
进一步地，所述Moeneclaey算法包括以下步骤：
采用误差估计为0的内插滤波器输出的单路最佳采样值
Figure 391615DEST_PATH_IMAGE003
作为Moeneclaey算法的初始输入信号，后续Moeneclaey算法的输入信号则为内插滤波器输出的调整后的最佳采样值
Figure 573198DEST_PATH_IMAGE003
；
根据下式得到Moeneclaey算法的输出误差估计信号
Figure 700554DEST_PATH_IMAGE004
：
Figure 600377DEST_PATH_IMAGE005
，
其中，
Figure 166487DEST_PATH_IMAGE006
是
Figure 655106DEST_PATH_IMAGE003
延时一个符号时钟周期的信号，上标*表示取共轭信号。
本发明与背景技术相比，具有如下优点：
（1）本发明根据滚降系数可变的宽带卫星自适应传输系统的特点，依据信令信息将匹配滤波器的滚降系数做相应的调整，可以实现最佳接收。
（2）本发明根据滚降系数
Figure DEST_PATH_IMAGE007
范围分段采用不同的定时算法，能够确保系统工作稳定。
附图说明
图1是本发明实施例中定时恢复装置的结构框图。
图2是本发明实施例中突发处理后采样信号的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
一种用于滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法，应用于宽带卫星传输系统的接收端，用于对接收端收到的来自于宽带卫星传输系统发送端的信号进行定时恢复，包括以下步骤：
（1）对宽带卫星传输系统发送端中成型滤波器输出的信号进行匹配，输出采样信号，实现信号的最佳接收；当发送端的滚降系数改变时，通过查表的方式改变抽头系数，实现接收端滚降系数的相应改变；
（2）根据发送端的滚降系数采用相应的误差估计方式，当滚降系数
Figure 953364DEST_PATH_IMAGE002
时，根据匹配滤波器输出的采样信号，采用平方定时误差估计算法进行误差估计，当滚降系数
Figure 340483DEST_PATH_IMAGE001
时，根据误差补偿滤波器输出的最佳采样点
Figure 897235DEST_PATH_IMAGE003
，采用Moeneclaey算法进行误差估计；
（3）将步骤（2）的误差估计结果依次进行环路滤波和定时数控振荡器处理，输出处理后的误差信号；
（4）根据步骤（3）得到的误差信号对步骤（1）输出的采样信号进行定时补偿，输出最佳采样点
Figure 787830DEST_PATH_IMAGE003
，完成接收端的定时恢复。
进一步地，所述步骤（1）中以并行方式进行匹配，并输出多路并行采样信号，每个并行进程中均根据滚降系数通过查表方式设置本进程的抽头系数。
进一步地，所述步骤（1）中共有四个并行进程并输出四路并行采样信号，所述步骤（2）中的平方定时误差估计算法为并行平方定时误差估计算法，并行平方定时误差估计算法包括以下步骤：
以每一路采样信号的时钟作为符号时钟；
对采样信号进行突发处理，在采样信号的导频部分将连续信号变为突发信号；
将每一路采样信号中的有效信号部分与其共轭信号进行相乘，将1、3路的乘积并行相减并累加作为实部信号，将2、4路的乘积并行相加并累加作为虚部信号；
用实部信号除以虚部信号，通过反正切求得弧度角，得到定时误差的估计值。
进一步地，所述步骤（4）中采用内插滤波器对步骤（1）输出的采样信号进行定时补偿，具体包括以下步骤：
根据步骤（2）所选择的误差估计方式为内插滤波器采用相应的输入信号；具体来说，若选择的是Moeneclaey算法进行误差估计，则输入信号为步骤（1）输出的多路并行采样信号，若选择的是平方定时误差估计算法进行误差估计，则输入信号为突发处理后多路并行采样信号的有效信号部分；
根据步骤（3）得到的误差信号，调整输入给内插滤波器的多路并行信号的先后顺序；
根据误差信号，通过查表方式选择内插滤波器的抽头系数，以并行重采样的方式恢复出最佳采样点
Figure 522568DEST_PATH_IMAGE003
。
进一步地，所述Moeneclaey算法包括以下步骤：
采用误差估计为0的内插滤波器输出的单路最佳采样值
Figure 131404DEST_PATH_IMAGE003
作为Moeneclaey算法的初始输入信号，后续Moeneclaey算法的输入信号则为内插滤波器输出的调整后的最佳采样值
Figure 491847DEST_PATH_IMAGE003
；
根据下式得到Moeneclaey算法的输出误差估计信号
Figure 502528DEST_PATH_IMAGE004
：
Figure 470484DEST_PATH_IMAGE005
，
其中，
Figure 183926DEST_PATH_IMAGE006
是
Figure 895530DEST_PATH_IMAGE003
延时一个符号时钟周期的信号，上标*表示取共轭信号。
如图1所示，一种用于滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复装置，用于对宽带卫星传输系统接收端收到的来自于宽带卫星传输系统发送端的信号进行定时恢复，包括匹配滤波器、平方定时误差估计模块、Moeneclaey定时误差估计模块、误差估计选择模块、误差处理模块以及误差补偿滤波器，其中：
匹配滤波器，用于对宽带卫星传输系统发送端中成型滤波器输出的信号进行匹配，输出采样信号，实现信号的最佳接收；当发送端的滚降系数改变时，匹配滤波器通过查表的方式改变抽头系数，实现接收端滚降系数的相应改变；
平方定时误差估计模块，用于根据匹配滤波器输出的采样信号，采用平方定时误差估计算法进行误差估计，并输出误差估计结果；
Moeneclaey定时误差估计模块，用于根据误差补偿滤波器输出的最佳采样点
Figure 698401DEST_PATH_IMAGE003
，采用Moeneclaey算法进行误差估计，并输出误差估计结果；
误差估计选择模块，用于根据宽带卫星传输系统发送端的滚降系数选择相应的误差估计结果，并将该误差估计结果传送给误差处理模块；当滚降系数
Figure 837258DEST_PATH_IMAGE002
时，采用平方定时误差估计模块输出的误差估计结果，当滚降系数
Figure 607637DEST_PATH_IMAGE001
时，采用Moeneclaey定时误差估计模块输出的误差估计结果；
误差处理模块，用于将误差估计结果依次进行环路滤波和定时数控振荡器处理，输出处理后的误差信号；
误差补偿滤波器，用于接收匹配滤波器输出的采样信号，并根据误差处理模块输出的误差信号对采样信号进行定时补偿，输出最佳采样点
Figure 857353DEST_PATH_IMAGE003
，完成接收端的定时恢复。
进一步地，所述匹配滤波器包括多个子滤波模块，每个子滤波模块均具有一个输入信号并输出一个采样信号，各子滤波模块的输入信号构成匹配滤波器的多路并行输入信号，各子滤波模块的输出信号构成匹配滤波器输出的多路并行的采样信号，当发送端的滚降系数改变时，根据滚降系数通过查表方式改变子滤波模块的抽头系数。
进一步地，所述匹配滤波器包括四个子滤波模块，所述平方定时误差估计模块接收所述匹配滤波器输出的四路并行的采样信号，并采用并行的平方定时误差估计算法进行误差估计；所述并行的平方定时误差估计算法包括以下步骤：
以每一路采样信号的时钟作为符号时钟；
对采样信号进行突发处理，在采样信号的导频部分将连续信号变为突发信号；
将每一路采样信号中的有效信号部分与其共轭信号进行相乘，将1、3路的乘积并行相减并累加作为实部信号，将2、4路的乘积并行相加并累加作为虚部信号；
用实部信号除以虚部信号，通过反正切求得弧度角，得到定时误差的估计值。
进一步地，所述误差补偿滤波器为内插滤波器，误差补偿滤波器的处理过程包括以下步骤：
根据误差估计选择模块所选择的误差估计结果，为内插滤波器采用相应的输入信号；具体来说，若误差估计选择模块选择的是Moeneclaey定时误差估计模块输出的误差估计结果，则内插滤波器的输入信号为匹配滤波器输出的多路并行采样信号，若误差估计选择模块选择的是平方定时误差估计模块输出的误差估计结果，则内插滤波器的输入信号为突发处理后多路并行采样信号的有效信号部分；
根据误差处理模块输出的误差信号，调整输入给内插滤波器的多路并行信号的先后顺序；
根据误差信号，通过查表方式选择内插滤波器的抽头系数，以并行重采样的方式恢复出最佳采样点
Figure 780309DEST_PATH_IMAGE003
。
进一步地，所述Moeneclaey算法包括以下步骤：
采用误差估计为0的内插滤波器输出的单路最佳采样值
Figure 90068DEST_PATH_IMAGE003
作为Moeneclaey算法的初始输入信号，后续Moeneclaey算法的输入信号则为内插滤波器输出的调整后的最佳采样值
Figure 347743DEST_PATH_IMAGE003
；
根据下式得到Moeneclaey算法的输出误差估计信号
Figure 338833DEST_PATH_IMAGE004
：
Figure 178613DEST_PATH_IMAGE005
，
其中，
Figure 846223DEST_PATH_IMAGE006
是
Figure 138664DEST_PATH_IMAGE003
延时一个符号时钟周期的信号，上标*表示取共轭信号。
以下为一个更具体的例子。
一种滚降系数可变的宽带卫星自适应传输系统的定时恢复方法，包括以下步骤：
（1）首先根据采用的成形滤波器的滚降系数，将匹配滤波器的滚降系数作相应的调整；
宽带传输的载波速率较高，接收端DA采用4倍采样，在综合考虑低滚降传输特点，4倍采样匹配滤波器的抽头系数都统一为128阶。当接收数据帧的滚降系数进行调整时，由此生成的匹配滤波器的128个抽头系数也会进行相应的调整。
（2）根据滚降系数判定匹配滤波器输出的信号采用哪种定时误差估计算法；
当滚降系数
Figure 933445DEST_PATH_IMAGE002
时，采用并行平方定时误差估计算法。如图1所示，并行平方定时误差估计算法输入信号为可变匹配滤波器输出的四路并行信号Pk 、Pk+1、Pk+2、Pk+3，通过对四路并行信号的模平方和序列进行离散傅立叶变换（DFT），可以得到该频谱分量的相位，进而得到定时误差。
当滚降系数
Figure 627732DEST_PATH_IMAGE001
时，采用Moeneclaey算法，如图1所示，取插值滤波器输出的单路信号
Figure 469173DEST_PATH_IMAGE003
及
Figure 514489DEST_PATH_IMAGE003
延时一个符号周期的单路信号
Figure 847382DEST_PATH_IMAGE006
作为误差算法的输入信号，计算定时误差ek。
并行平方定时算法在低信噪比和高阶调制方式时，都能准确获得定时误差估计，滚降系数
Figure 583126DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure DEST_PATH_IMAGE009
时从性能损失来看基本无差别，但是并行平方定时算法在滚降系数
Figure 671167DEST_PATH_IMAGE010
时，会造成定时误差的估计错误，严重影响系统正常工作。当滚降系数低至0.05时， Moeneclaey算法可以稳定工作，但是滚降系数
Figure 875884DEST_PATH_IMAGE002
时，Moeneclaey算法性能都比并行平方定时算法差。因此，本发明以滚降系数
Figure 74784DEST_PATH_IMAGE008
作为分界线，由此选择并行平方定时算法或Moeneclaey算法。
（3）采用不同定时误差估计算法得到的估计误差采用相同的环路滤波、定时NCO和内插滤波器，调整环路滤波器参数，在4倍采样点中内插出最佳采样值yk。
定时误差估计采用不同的算法，但是定时误差调整部分是共用的，Moeneclaey算法虽然采用的是插值滤波器的输出，但是调整部分仍然是针对匹配滤波输出的4倍采样的四路并行信号Pk、Pk+1、Pk+2、Pk+3。不同算法的估计误差通过相同的环路滤波和NCO，控制插值滤波器系数，计算得到最佳采样值yk，完成定时同步。而不同算法对应的环路滤波的调整参数是不同的。
上述实施例中，当滚降系数
Figure 665034DEST_PATH_IMAGE002
时，采用平方定时误差估计算法，该算法可以适用于高阶调制方式，针对并行匹配滤波器，采用并行定时算法， 4路采样信号并行工作。如图1所示，并行平方定时误差估计算法输入信号为可变匹配滤波器输出的四路并行信号Pk 、Pk+1、Pk+2、Pk+3，通过对四路并行信号的模平方和序列进行离散傅立叶变换（DFT），可以得到该频谱分量的相位，进而得到定时误差ek。
当滚降系数
Figure 923977DEST_PATH_IMAGE001
时，采用Moeneclaey算法，该算法也适用于高阶调制方式，每个符号仅需要一个采样点，取插值滤波器输出的单路信号，串行工作计算定时误差。
原Moeneclaey算法采用下式进行误差估计：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，
该方法比较适用于QPSK调制方式，本发明在原Moeneclaey算法的基础上，去除幅度影响，将误差算法变为
Figure 615990DEST_PATH_IMAGE012
(
Figure DEST_PATH_IMAGE013
)，从而更适用于高阶调制方式。
本发明根据卫星自适应传输系统需要适时调整带宽的需求，将发送端平方根升余弦成形滤波器的滚降系数做出调整，滚降系数越小，占用带宽越少；载波速率越高，滚降系数对带宽的影响越大。而低滚降系数成形会增大系统自噪声，造成定时抖动过大，影响解调性能，并容易引起失步。现有的通用定时算法在滚降系数
Figure 539952DEST_PATH_IMAGE001
时，系统性能都变差，滚降系数越小，性能越差；而Moeneclaey算法不受自噪声影响，可以在低滚降系数应用系统中工作，但是滚降系数越大，特别是对于高阶调制方式，当滚降系数
Figure 1020DEST_PATH_IMAGE002
时，系统性能将越来越差。因此，根据宽带卫星自适应传输系统采用多种不同的高阶调制方式和滚降系数从
Figure 430865DEST_PATH_IMAGE014
可变的特点，匹配滤波器根据信令指示的本帧的滚降系数，调整抽头系数，实现最佳接收。定时算法也根据滚降系数做出选择：在滚降系数
Figure 596791DEST_PATH_IMAGE002
时采用平方定时算法，在滚降系数
Figure 137494DEST_PATH_IMAGE001
时采用Moeneclaey算法。

Claims (2)

1.一种滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法，其特征在于，应用于宽带卫星传输系统的接收端，用于对接收端收到的来自于宽带卫星传输系统发送端的信号进行定时恢复，包括以下步骤：
(1)对宽带卫星传输系统发送端中成型滤波器输出的信号进行匹配，输出采样信号，实现信号的最佳接收；当发送端的滚降系数改变时，通过查表的方式改变抽头系数，实现接收端滚降系数的相应改变；
(2)根据发送端的滚降系数采用相应的误差估计方式，当滚降系数α≥0.2时，根据匹配滤波器输出的采样信号，采用平方定时误差估计方法进行误差估计，当滚降系数α＜0.2时，根据误差补偿滤波器输出的最佳采样点yk，采用Moeneclaey方法进行误差估计；
(3)将步骤(2)的误差估计结果依次进行环路滤波和定时数控振荡器处理，输出处理后的误差信号；
(4)根据步骤(3)得到的误差信号对步骤(1)输出的采样信号进行定时补偿，输出最佳采样点yk，完成接收端的定时恢复；
所述步骤(1)中共有四个并行进程并输出四路并行采样信号，每个并行进程中均根据滚降系数通过查表方式设置本进程的抽头系数；所述步骤(2)中的平方定时误差估计方法为并行平方定时误差估计方法，并行平方定时误差估计方法包括以下步骤：
以每一路采样信号的时钟作为符号时钟；
对采样信号进行突发处理，在采样信号的导频部分将连续信号变为突发信号；
将每一路采样信号中的有效信号部分与其共轭信号进行相乘，将1、3路的乘积并行相减并累加作为实部信号，将2、4路的乘积并行相加并累加作为虚部信号；
用实部信号除以虚部信号，通过反正切求得弧度角，得到定时误差的估计值；
所述步骤(4)中采用内插滤波器对步骤(1)输出的采样信号进行定时补偿，具体包括以下步骤：
根据步骤(2)所选择的误差估计方式为内插滤波器采用相应的输入信号；具体来说，若选择的是Moeneclaey方法进行误差估计，则输入信号为步骤(1)输出的多路并行采样信号，若选择的是平方定时误差估计方法进行误差估计，则输入信号为突发处理后多路并行采样信号的有效信号部分；
根据步骤(3)得到的误差信号，调整输入给内插滤波器的多路并行信号的先后顺序；
根据误差信号，通过查表方式选择内插滤波器的抽头系数，以并行重采样的方式恢复出最佳采样点yk；
所述Moeneclaey方法包括以下步骤：
采用误差估计为0的内插滤波器输出的单路最佳采样值yk作为Moeneclaey方法的初始输入信号，后续Moeneclaey方法的输入信号则为内插滤波器输出的调整后的最佳采样值yk；
根据下式得到Moeneclaey方法的输出误差估计信号e(k)：
Figure FDA0003068358450000031
其中，yk+1是yk延时一个符号时钟周期的信号，上标*表示取共轭信号。
2.一种滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复装置，其特征在于，用于对宽带卫星传输系统接收端收到的来自于宽带卫星传输系统发送端的信号进行定时恢复，包括匹配滤波器、平方定时误差估计模块、Moeneclaey定时误差估计模块、误差估计选择模块、误差处理模块以及误差补偿滤波器，其中：
匹配滤波器，用于对宽带卫星传输系统发送端中成型滤波器输出的信号进行匹配，输出采样信号，实现信号的最佳接收；当发送端的滚降系数改变时，匹配滤波器通过查表的方式改变抽头系数，实现接收端滚降系数的相应改变；
平方定时误差估计模块，用于根据匹配滤波器输出的采样信号，采用平方定时误差估计方法进行误差估计，并输出误差估计结果；
Moeneclaey定时误差估计模块，用于根据误差补偿滤波器输出的最佳采样点yk，采用Moeneclaey方法进行误差估计，并输出误差估计结果；
误差估计选择模块，用于根据宽带卫星传输系统发送端的滚降系数选择相应的误差估计结果，并将该误差估计结果传送给误差处理模块；当滚降系数α≥0.2时，采用平方定时误差估计模块输出的误差估计结果，当滚降系数α＜0.2时，采用Moeneclaey定时误差估计模块输出的误差估计结果；
误差处理模块，用于将误差估计结果依次进行环路滤波和定时数控振荡器处理，输出处理后的误差信号；
误差补偿滤波器，用于接收匹配滤波器输出的采样信号，并根据误差处理模块输出的误差信号对采样信号进行定时补偿，输出最佳采样点yk，完成接收端的定时恢复；
所述匹配滤波器包括四个子滤波模块，每个子滤波模块均具有一个输入信号并输出一个采样信号，各子滤波模块的输入信号构成匹配滤波器的多路并行输入信号，各子滤波模块的输出信号构成匹配滤波器输出的多路并行的采样信号，当发送端的滚降系数改变时，根据滚降系数通过查表方式改变子滤波模块的抽头系数；
所述平方定时误差估计模块接收所述匹配滤波器输出的四路并行的采样信号，并采用并行的平方定时误差估计方法进行误差估计；所述并行的平方定时误差估计方法包括以下步骤：
以每一路采样信号的时钟作为符号时钟；
对采样信号进行突发处理，在采样信号的导频部分将连续信号变为突发信号；
将每一路采样信号中的有效信号部分与其共轭信号进行相乘，将1、3路的乘积并行相减并累加作为实部信号，将2、4路的乘积并行相加并累加作为虚部信号；
用实部信号除以虚部信号，通过反正切求得弧度角，得到定时误差的估计值；
所述误差补偿滤波器为内插滤波器，误差补偿滤波器的处理过程包括以下步骤：
根据误差估计选择模块所选择的误差估计结果，为内插滤波器采用相应的输入信号；具体来说，若误差估计选择模块选择的是Moeneclaey定时误差估计模块输出的误差估计结果，则内插滤波器的输入信号为匹配滤波器输出的多路并行采样信号，若误差估计选择模块选择的是平方定时误差估计模块输出的误差估计结果，则内插滤波器的输入信号为突发处理后多路并行采样信号的有效信号部分；
根据误差处理模块输出的误差信号，调整输入给内插滤波器的多路并行信号的先后顺序；
根据误差信号，通过查表方式选择内插滤波器的抽头系数，以并行重采样的方式恢复出最佳采样点yk；
所述Moeneclaey方法包括以下步骤：
采用误差估计为0的内插滤波器输出的单路最佳采样值yk作为Moeneclaey方法的初始输入信号，后续Moeneclaey方法的输入信号则为内插滤波器输出的调整后的最佳采样值yk；
根据下式得到Moeneclaey方法的输出误差估计信号e(k)：
Figure FDA0003068358450000051
其中，yk+1是yk延时一个符号时钟周期的信号，上标*表示取共轭信号。
CN201911037523.2A 2019-10-29 2019-10-29 滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法及装置 Active CN110752870B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911037523.2A CN110752870B (zh) 2019-10-29 2019-10-29 滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911037523.2A CN110752870B (zh) 2019-10-29 2019-10-29 滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110752870A CN110752870A (zh) 2020-02-04
CN110752870B true CN110752870B (zh) 2021-08-31

Family

ID=69280793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911037523.2A Active CN110752870B (zh) 2019-10-29 2019-10-29 滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110752870B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112867135B (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 京信网络系统股份有限公司 定时误差估计装置、方法、介质和通信设备
CN113507324B (zh) * 2021-06-17 2022-07-29 西安空间无线电技术研究所 一种适用于高速星载光通信的前馈定时恢复方法和系统
CN113542164B (zh) * 2021-07-13 2023-03-31 电子科技大学 一种盲信号检测中的通信参数估计方法及系统
CN115001645B (zh) * 2022-06-13 2023-12-26 北京邮电大学 时钟恢复方法、装置、电子设备及计算机存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101217355A (zh) * 2008-01-11 2008-07-09 清华大学 基于低密度奇偶校验译码软判决信息的迭代定时同步方法
CN108471347A (zh) * 2018-02-11 2018-08-31 杭州电子科技大学 一种基于精准环路滤波的并行定时同步方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120051478A1 (en) * 2009-05-29 2012-03-01 Dirk Schmitt Fast cycle slip detection and correction
CN102571033B (zh) * 2012-02-01 2014-12-03 成都久鑫电子科技有限公司 一种成形滤波器滚降系数估计方法
US8903028B2 (en) * 2012-09-20 2014-12-02 Novelsat Ltd. Timing recovery for low roll-off factor signals
CN103457680B (zh) * 2013-08-20 2016-05-11 重庆邮电大学 卫星通信中基于全数字接收的定时同步误差检测方法
EP3172879B1 (en) * 2014-07-22 2018-10-17 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Method for receiving a digital signal in a digital communication system
CN105024799B (zh) * 2015-06-19 2018-04-27 北京遥测技术研究所 一种基于p阶矩的带限系统定时恢复方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101217355A (zh) * 2008-01-11 2008-07-09 清华大学 基于低密度奇偶校验译码软判决信息的迭代定时同步方法
CN108471347A (zh) * 2018-02-11 2018-08-31 杭州电子科技大学 一种基于精准环路滤波的并行定时同步方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110752870A (zh) 2020-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110752870B (zh) 滚降系数可变宽带卫星传输系统的定时恢复方法及装置
CN102546484B (zh) 基于信标帧的信道训练方法和接收机装置
CN111212007A (zh) 一种通用600Mbps中速解调器实现方法及调制解调器
CN111245544A (zh) 一种非合作通信系统中存在符号率偏差的定时同步改进方法
CN106998236A (zh) 一种基于插值滤波的反馈型符号定时同步装置及方法
JPH0983590A (ja) 復調装置
CN111600823B (zh) 一种并行oqpsk偏移四相相移键控解调器
WO2012121151A1 (ja) 超高速無線通信を行う受信機側におけるサンプリング周波数および位相オフセットのオンザフライ補償
CN113904898B (zh) 一种基于等效时间采样的均衡与载波同步方法
US20110013685A1 (en) Channel and Equalization Coefficient Based Timing Recovery
CN111194077A (zh) 一种低采样率下的定时同步方法
CN106603217B (zh) 一种无线综测仪蓝牙信号的采样频偏抑制方法
US10608846B2 (en) Receiving device
JP4614829B2 (ja) 通信装置及び通信方法
CN108494467B (zh) 一种基于卫星通信的物理层自适应acm同步设备
JP3576420B2 (ja) 周波数オフセット補正装置
CN110401609B (zh) 一种加速收敛的Gardner符号定时恢复方法和装置
CN114465691A (zh) 一种低复杂度的恒包络相位调制信号采样偏差估计和补偿方法及系统
CN112468281B (zh) 一种高精度符号同步系统
CN101997790B (zh) 基于时域导频序列的信道估计装置及方法
JP2008519554A (ja) 受信機におけるベースバンド周波数誤差を推定し、訂正する方法および装置
CN101552752B (zh) 一种基带通信信号的信噪比估计方法
WO2012132185A1 (ja) 送受信装置
CN103368881B (zh) 通信信号频偏调整系统和方法
CN1801796B (zh) 频率同步装置及其方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant