[发明专利]一种通用卫星高速数传信号定时同步方法

说明书

本发明公开了一种通用卫星高速数传信号定时同步方法，属于卫星通信技术领域，包括以下步骤：高速采样、信号解调、定时误差估计、定时抽取、环路滤波、定时相关与选通、采样频率控制和采样频综步骤，采用包络平方定时误差估计算法和有效的A/D采样频率控制，最终形成一个闭环定时同步环路。本发明同步实现较为简单，可实现MPSK、MQAM、MAPSK等多种调制体制的定时同步，具有很好的通用性，大大增加了使用灵活性。

技术领域

本发明涉及到卫星通信技术领域，尤其涉及一种基于闭环采样频率控制的通用卫星高速数传信号定时同步方法。

背景技术

近年来，随着遥感卫星、数据中继卫星、军事侦察卫星等应用的快速发展，卫星上形成了海量数据文件，需要通过下行高速数传链路传输到地面接收。目前，卫星高速数传信号主要采用高阶调制体制，以节省信号带宽，主要包括多相移键控MPSK、多正交幅度调制MQAM、多幅度相位键控MAPSK等调制方式，传输码率已经达到数百Mbps，甚至超过Gbps。对于地面接收设备而言，应具备灵活的多模式和变速率解调能力，以适应不同的应用需求。

卫星高速数传接收机采用直接中频采样和数字处理方法实现对输入信号的解调，其中定时同步是关键的一环，按照实现架构分为两种方法：一是模拟/数字转换A/D采样频率固定，根据定时误差估计结果利用数字内插的方法实现对信号最佳采样值的恢复，以达到定时同步的目的，称为异步时钟恢复方法。二是根据定时误差估计结果不断地调整模拟/数字转换A/D采样时钟频率以达到定时同步的目的，采样时钟由直接数字频率合成器提供，称为同步时钟恢复方法。

在现有技术方案中，卫星高速数传接收机采用第一种定时同步方法实现复杂度较高，原因是：1、该方法需要对输入信号进行重采样处理，往往采用较简单的线性内插器抑制镜像频谱分量，因而会损失一定的解调性能；2、为了满足超高码率信号的处理时序要求，定时同步需要采用并行处理架构，需要消耗大量的硬件资源；3、由于是异步时钟恢复，不能有效采用流水线实现方法，增加了定时同步的实现难度。

在现有技术方案中，卫星高速数传接收机采用第二种定时同步方法鲜有涉及具体的模拟/数字转换A/D采样频率控制方法，也较少同时有环路跟踪捕获性能等方面的考虑，参考价值不大。有一种采用超前-滞后鉴相器的可变速率时钟恢复技术，其定时误差估计基于时域眼图采样，容易受噪声影响，且对于多进制信号，鉴相器的复杂度会大大增加。

目前，卫星高速数传接收机无论是采用异步时钟恢复方法，还是同步时钟恢复方法，都仅限于特定信号调制体制，缺乏通用性，对不同调制体制信号的适应性较差。