[發明專利]一種數字通信系統中的聯合濾波與定時同步實現方法

有效

• 申請號: 201110237959.3
• 申請日: 2011-08-18
• 公開（公告）號: CN102355443A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 羅常青;劉策倫
• 申請（專利權）人: 廣州海格通信集團股份有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L25/02;H04L25/03
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊

技術領域

本發明涉及數字通信中的調制解調技術領域，尤其是涉及一種數字通信中的聯合濾波與定時同步實現方法。

背景技術

隨著新的衛星業務的增長和需要處理海量信息的新型高分辨率遙感器的發展，新型地球觀測衛星、數據中繼衛星、空間通信網絡節點衛星及新一代通信衛星等所要達到的數據傳輸速率越來越高，需要實時處理及傳輸幾百Mbps甚至幾Gbps及以上的高速海量數據。為此，各國的航天研究機構紛紛開展600Mbps以上的空間高速數據傳輸技術的研究。例如，美國地球之眼公司研制的GeoEye-1遙感衛星，其采集的圖像數據可以實時下傳給地面站，數據傳輸速率為740Mbps。美國數字地球公司研制的下一代WorldView-1遙感衛星，其實時圖像數據傳輸速率達800Mbps。法國正在研制的光學遙感衛星Pleiades(昴宿星)，其星載光學相機的下行圖像數據傳輸速率將達620Mbps。通信衛星方面，日本研制的吉比特級通信衛星——“超高速因特網衛星”(WINDS)，速率可達1.2Gbps。美國空軍的寬帶全球衛星通信衛星(WGS)系統，它是美國國防衛星通信系統-3(DSCS-3)的后繼衛星，能夠提供4.875GHz的瞬時轉換帶寬，依靠地面終端、數據速率和調制方案，系統能夠為作戰用戶提供從1.2Gbps到超過3.6Gbps的通信容量。

在如此之高的信息傳輸速率下，解調器的設計與研制將變得非常困難。若采用模擬解調方案，由于載波頻率很高，模擬器件的指標很難達到要求；而采用數字解調方案，則可以充分利用數字信號處理技術，來實現濾波、同步等算法，并可以對系統進行靈活的配置。因此對于高速通信系統，采用數字解調方案更合適。

在高速通信系統中，傳輸符號速率高達幾百兆，在進行模數(AD)采樣時，采樣率滿足奈奎斯特采樣定理，一般為符號速率的2～4倍，這已經遠高于常用數字處理器的工作時鐘頻率，因此在接收端需要對經AD采樣后的數據進行多路并行處理。

在高速數字解調器中，濾波是運算量最大的環節，因此高速解調器設計的主要任務就是以低的復雜度實現數字濾波器的并行結構設計。現有技術中數字濾波器的并行實現結構主要有兩種：時域并行結構和頻域并行結構。時域并行結構基于多相濾波器，將濾波器的時域系數分成若干組，構成數字塊濾波器，從而完成并行濾波運算，當濾波器的系數為常數時，采用經典符號數(Canonic?Signed-Digital，CSD)方法分解，將乘法運算用加法來實現，以減少算法的復雜度。但這種結構的計算復雜度非常大，與并行的路數成正比。頻域并行結構則利用FFT(快速傅里葉變換)來實現線性卷積運算，因而可以減少運算量，降低硬件實現時所用的資源。但與時域并行結構相比，該結構并不能減少輸出的并行路數，當傳輸符號速率很高時，實現復雜度還是很大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種數字通信中的聯合濾波與定時同步實現方法，以減少濾波器的輸出并行路數，降低實現時的復雜度，提高傳輸速率。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種數字通信中的聯合濾波與定時同步的實現方法，包括下述具體步驟：

(1)、選擇快速傅里葉變換的長度

若濾波器的長度為L，輸入數據的并行路數為M，則將快速傅里葉變換的長度N取為大于或等于L+M-1且為2的整數次冪；

(2)、頻域濾波

按照重疊保留法對輸入數據進行分組，各個分組先經快速傅里葉變換變換到頻域，再在頻域與濾波器的頻域系數相乘，完成頻域濾波；

(3)、頻域定時誤差補償

根據定時誤差檢測模塊檢測出的定時誤差，對濾波后的頻域數據進行相位旋轉，在頻域完成定時誤差補償，再對完成補償的數據做快速傅里葉逆變換變換到時域，輸出的時域數據中即包含最佳采樣時刻的值；

(4)、定時誤差計算及濾波與定時同步后數據輸出

將快速傅里葉逆變換之后的時域數據送入定時誤差計算模塊，該模塊采用Gardner算法，將定時誤差計算模塊的輸出反饋回頻域，完成頻域定時誤差補償，由于快速傅里葉變換之后的時域數據中包含最佳采樣點的值，將其輸出，該數據即是完成濾波與定時同步后的輸出數據。

所述步驟(2)的實現方法如下：