[發明專利]一種適用于衛星通信突發傳輸系統的前饋定時恢復方法

在審

• 申請號: 201410360807.6
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104135360A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 閆朝星;馬榮;周三文;盧滿宏
• 申請（專利權）人: 北京遙測技術研究所;航天長征火箭技術有限公司
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04L25/02;H04B7/185
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種適用于衛星通信突發傳輸系統的前饋定時恢復方法，其特征在于包括下列步驟：

(1)利用ADC對接收信號進行過采樣和數字量化，并通過匹配濾波器得到數字信號x(k)：

x(k)=Σn=1Nang(k-nM-τT)+w(k)k=1,2,...,MN]]>

其中，N為衛星通信突發傳輸系統發送端發送的數據幀長度，所述數據幀為a＝{a₁,a₂,...,a_n,…a_N}；a_n，n＝1,2,…,N，為突發傳輸的數據符號，所述數據符號采用線性調制且平均功率為1；數據幀a中包含由偽隨機序列生成的長度為N_p的前導符號和長度為N-N_p的數據載荷T為所述數據符號a_n的時間周期；M為一個數據符號周期內的采樣點數，在衛星數字接收機中M取值為4，即其中T_s為ADC采樣時鐘周期；τ為信道定時偏差值，即信號時延與符號周期T的比值，且-0.5≤τ≤0.5；g(t)為衛星通信突發傳輸系統發送端成形濾波器和接收端匹配濾波器合成的沖擊響應，即其中，g_T(t)為發送端成形濾波器沖擊響應，g_R(t)為接收端匹配濾波器沖擊響應，代表卷積計算；w(k)為經過采樣、匹配濾波后的信道高斯白噪聲。

(2)計算定時偏差估計值，計算方法如下：

在數據信號x(k)中連續選取LM個采樣點數據組成數據序列X＝[β₁,β₂,…,β_LM]，其中β_i(i＝1,2,…,LM)為從接收信號x(k)中選取的采樣點數據，利用所述數據序列X中的數據分別進行累加計算得到M個累加值S₁～S_M，其中S1=Σl=0L-1F[βlM+1],S2=Σl=0L-1F[βlM+2],...,SM=Σl=0L-1F[βlM+M],]]>L為參與每次累加求和的數據個數，F[.]為對接收數據的函數計算；利用下式計算定時偏差估計值

τ^=-12πarg{Σp=1MSpe-j2πp-1M}]]>

其中，arg{·}代表取相位運算；

(3)計算插值基點m、相對定時偏差μ，計算方法如下：

根據所述步驟(2)計算得到的定時偏差估計值，利用下式計算插值基點m、相對定時偏差μ：

(4)計算插值信號，計算方法如下：

根據步驟(3)得到的插值基點m、相對定時偏差μ，采用立方插值方法進行如下計算，得到輸出信號為：

y(n)=Σq=-21dqx(nM+q+m)n=1,2,...,N]]>

其中，d_q(q＝-2,1-,0,1)為插值系數，所述插值系數的計算公式如下：

d-2=16μ3-16μ]]>

d-1=-12μ3+12μ2+μ]]>

d0=12μ3-μ2-12μ+1]]>

d1=-16μ(n)3+12μ(n)2-13μ(n)]]>

(5)數據幀幀頭檢測，檢測方法如下：

利用步驟(4)得到的輸出信號y(n)，進行發送數據幀幀頭檢測，首先進行如下相關計算：

R(n)=Σh=1Np(y(n+h-1))*y(n+h)c(h)]]>

其中，系數如果在n＝N_F時，|R(n)|>R_T，則判定n為突發數據幀幀頭位置，并將所述數據幀幀頭位置標記為N_F，其中R_T為系統設定的判決門限值；

(6)在第n個信號恢復時，首先在數據信號x(k)(k＝1，2，…，MN)選取兩路數據長度為LM的數據序列：

數據序列1：X₁＝[x((n-1)M+1),x((n-1)M+2),...,x((n-1)M+LM)]；

數據序列2：X₂＝[x((n-1)M+3),x((n-1)M+4),...,x((n-1)M+LM+2)]；

(7)采用步驟(2)所述的定時偏差估計值計算方法，利用數據序列1計算得到定時偏差估計值，并利用步驟(3)所述方法計算得到插值基點m(n)和相對定時偏差μ(n)，再利用步驟(4)所述方法計算得到輸出信號y(n)；

(8)采用步驟(5)所述數據幀幀頭位置檢測方法，對步驟(7)得到的輸出信號y(n)進行數據幀幀頭位置檢測，如果n＝N_F時，檢測到數據幀幀頭，則將幀頭位置標記為N_F；

(9)采用步驟(2)所述的定時偏差估計值計算方法，利用數據序列2計算得到定時偏差估計值，并利用步驟(3)所述方法計算得到插值基點m′(n)和相對定時偏差μ′(n)，再利用步驟(4)所述方法計算得到輸出信號y′(n)；

(10)采用步驟(5)所述數據幀幀頭位置檢測方法，對步驟(9)得到的輸出信號y′(n)進行數據幀幀頭位置檢測，如果n＝N_F′時，檢測到數據幀幀頭，則將幀頭位置標記為N_F′；

(11)在n＝1～N_F的情況下，重復步驟(6)～(8),得到輸出信號y(n)并檢測數據幀幀頭位置，在n＝N_F時，即檢測到數據幀幀頭位置時，停止數據幀幀頭位置檢測；

在n＝N_F+1～N_F+N-N_p-L時，重復步驟(6)～(7)，得到輸出信號y(n)；

在n＝N_F+N-N_p-L+1～N時，重復步驟(6)，利用n＝N_F+N-N_p-L時計算得到定時偏差估計值插值基點m(N_F+N-N_p-L)和相對定時偏差μ(N_F+N-N_p-L)作為已知量輸入，通過步驟(4)的計算方法得到輸出信號y(n)；

(12)在n＝1～N_F′的情況下，重復步驟(6)、(9)～(10),得到輸出信號y′(n)并檢測數據幀幀頭位置，在n＝N_F′時，即檢測到數據幀幀頭位置時，停止數據幀幀頭位置檢測；

在n＝N_F′+1～N_F′+N-N_p-L時，重復步驟(6)、(9)，得到輸出信號y′(n)；

在n＝N_F′+N-N_p-L+1～N時，重復步驟(6)，利用n＝N_F′+N-N_p-L時計算得到定時偏差估計值、插值基點m′(N_F+N-N_p-L)和相對定時偏差μ′(N_F+N-N_p-L)作為已知量輸入，通過步驟(4)的計算方法得到輸出信號y′(n)；

(13)在步驟(11)和步驟(12)的計算過程中，對第n次和第n+1次計算得到的插值基點m(n)、m(n+1)進行比較，如果m(n)＝3且m(n+1)＝0或m(n)＝0且m(n+1)＝3，則選取y′(n)作為第n個定時恢復信號并輸出，否則選取y(n)作為第n個定時恢復信號并輸出。