一种定时同步恢复方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种定时同步恢复方法及系统，方法包括：基于第一反馈参数，对接收到的并行信号进行采样点删补，输出调整后的时域并行信号及相应使能信号；基于第二反馈参数及所述使能信号，对所述时域并行信号经时频转换后的第一频域信号进行频域匹配滤波和定时相位恢复，得到第二频域信号；基于预设的Gardner算法，计算所述第二频域信号经频时转换后的时域信号的定时误差；基于所述时域信号的定时误差，获取所述第一反馈参数和所述第二反馈参数，以对所述并行信号进行定时同步恢复。本发明专利技术实施例提供的一种定时同步恢复方法及系统，通过预设的Gardner算法进行定时误差估计，并在频域进行定时调整，实现了在高速并行架构下的定时误差估计和定时调整。

A Timing Synchronization Recovery Method and System

The embodiment of the present invention provides a timing synchronous recovery method and system, which includes: sampling point deletion of received parallel signal based on the first feedback parameter, output adjusted time domain parallel signal and corresponding enabling signal, and frequency domain conversion of the first frequency domain signal of the time domain parallel signal based on the second feedback parameter and the enabling signal. Matched filtering and timing phase recovery are used to obtain the second frequency domain signal; based on the preset Gardner algorithm, the timing error of the time domain signal after frequency-time conversion of the second frequency domain signal is calculated; and based on the timing error of the time domain signal, the first feedback parameter and the second feedback parameter are obtained to synchronously restore the parallel signal. The timing synchronous recovery method and system provided by the embodiment of the present invention can estimate the timing error through the preset Gardner algorithm and adjust the timing in the frequency domain, thus realizing the timing error estimation and timing adjustment under the high-speed parallel architecture.

【技术实现步骤摘要】
一种定时同步恢复方法及系统
本专利技术实施例涉及卫星通信
，尤其涉及一种定时同步恢复方法及系统。
技术介绍
在卫星通信的全数字接收机中，由于收发两端独立，两者的频率和相位会有一定差异，一个典型的差异值为百万分之五(5ppm)。因此，在接收端会出现当前采样时刻与接收数据符号最佳采样时刻的偏离，最终导致接收到的数据符号判决和译码受到影响。例如：当发送端数据符号速率为100M波特，而接收端符号采样频率为100.0005M波特时，1秒钟内，发送端发送了100000000个数据符号，而接收端却采样得到了100000500个采样数据符号，多出500个采样符号。同时由于两者时钟出现偏离，接收端得到的采样值不是最佳采样点的值。为了解决时钟偏离问题，一般采用定时同步恢复算法作为数字接收机中的关键技术。定时同步恢复算法的性能对整个接收端有着关键的作用。传统全数字接收机定时同步恢复算法均是在串行设计思路上实现，处理速度较低，可支持的通信系统速率有限。随着卫星通信或数传速率的不断提高至100M～1000Mbps量级，对现有的收发硬件提出了越来越高的要求。在模拟部分，由于采用了先进的半导体工艺，现有的ADC和DAC等均已实现Gbps级的数据处理速度。但是在数字基带处理部分，以FPGA为例，通用集成电路的处理速度尚停留在100～300MHz。同时，现有的定时同步恢复方法中对于定时相位的校正采用时域处理的思想，利用反馈的估计误差调节采样速率和进行插值操作等方法，这一方法对于串行数字接收机系统而言容易实现，但对于并行数据而言，系统运算资源开销与并行路数之间存在倍数关系，在出现较高并行路数时会出现资源占用过高的情况。因此，现在亟需一种定时同步恢复方法及系统来解决上述问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的定时同步恢复方法及系统。第一方面本专利技术实施例提供一种定时同步恢复方法，包括：基于第一反馈参数，对接收到的并行信号进行采样点删补，输出调整后的时域并行信号及相应使能信号；基于第二反馈参数及所述使能信号，对所述时域并行信号经时频转换后的第一频域信号进行频域匹配滤波和定时相位恢复，得到第二频域信号；基于预设的Gardner算法，计算所述第二频域信号经频时转换后的时域信号的定时误差；基于所述时域信号的定时误差，获取所述第一反馈参数和所述第二反馈参数，以对所述并行信号进行定时同步恢复其中，所述基于第一反馈参数，对接收到的并行信号进行采样点删补，得到调整后的时域并行信号及相应使能信号，包括：获取所述接收到的并行信号的各个信号采样点；基于所述第一反馈参数的值，确定所述并行信号的起始索引位置对应的信号采样点；按照所述并行信号的时序，从所述起始索引位置处依次获取预设数量的信号采样点，输出所述调整后的时域并行信号及相应使能信号并行输出。其中，所述基于第二反馈参数及所述使能信号，对所述时域并行信号经时频转换后的第一频域信号进行频域匹配滤波和定时相位恢复，得到第二频域信号，包括：基于预设的快速傅里叶变换算法，将所述时域并行信号由时域转换为频域，得到所述第一频域信号；将所述第一频域信号与预设匹配滤波器的系数相乘，得到第三频域信号；将所述第三频域信号上每个信号点与所述第二反馈参数相乘，得到所述第二频域信号。其中，所述基于预设的Gardner算法，计算所述第二频域信号经频时转换后的时域信号的定时误差，包括：基于预设的快速傅里叶反变换算法，将所述第二频域信号由频域转换为时域，得到所述时域信号；基于所述预设的Gardner算法，计算所述时域信号的定时误差。其中，所述基于所述时域信号的定时误差，获取所述第一反馈参数和所述第二反馈参数，以对所述并行信号进行定时同步恢复，包括：对所述时域信号的定时误差进行滤波；将滤波后的信号进行累加，获取所述第一反馈参数和所述第二反馈参数，以对所述并行信号进行定时同步恢复。第二方面本专利技术实施例提供了一种定时同步恢复系统，所述系统包括：采样点调整模块，用于基于第一反馈参数，对接收到的并行信号进行采样点删补，输出调整后的时域并行信号及相应使能信号；时频转换模块，用于基于预设的快速傅里叶变换算法，将所述时域并行信号由时域转换为频域，得到所述第一频域信号；频域匹配滤波模块，用于将所述第一频域信号与预设匹配滤波器的系数相乘，得到第三频域信号；相位调整模块，用于将所述第三频域信号上每个信号点与所述第二反馈参数相乘，得到所述第二频域信号。定时误差估计模块，用于基于预设的Gardner算法，计算所述第二频域信号经频时转换后的时域信号的定时误差；数字累加器模块，用于基于所述时域信号的定时误差，获取所述第一反馈参数和所述第二反馈参数，以对所述并行信号进行定时同步恢复。其中，所述数字累加器模块包括：环路滤波器单元，用于对所述时域信号的定时误差进行滤波；数控振荡器单元，用于将滤波后的信号进行累加，获取所述第一反馈参数和所述第二反馈参数。本专利技术实施例提供的一种定时同步恢复方法及系统，通过预设的Gardner算法进行定时误差估计，并在频域进行定时调整，实现了在高速并行架构下的定时误差估计和定时调整。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种定时同步恢复方法流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的预设的快速傅里叶变换算法的蝶形图；图3是本专利技术实施例提供的环路滤波器示意图；图4是本专利技术实施例提供的数控振荡器示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种定时同步恢复系统结构图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前，现有技术在进行定时同步恢复时更多的是针对串行数据接收机系统，而针对于并行数据而言，由于系统运算资源开销与并行路数之间存在倍数关系，在出现较高并行路数时会出现资源占用过高的情况，从而现有技术无法实现对并行信号的有效定时同步恢复。针对上述问题，图1是本专利技术实施例提供的一种定时同步恢复方法流程示意图，如图1所示，包括：S1、基于第一反馈参数，对接收到的并行信号进行采样点删补，输出调整后的时域并行信号及相应使能信号；S2、基于第二反馈参数及所述使能信号，对所述时域并行信号经时频转换后的第一频域信号进行频域匹配滤波和定时相位恢复，得到第二频域信号；S3、基于预设的Gardner算法，计算所述第二频域信号经频时转换后的第一时域信号的定时误差；S4、基于所述第一时域信号的定时误差，获取所述第一反馈参数和所述第二反馈参数，以对所述并行信号进行定时同步恢复。本专利技术实施例的执行主体可以为全数字收发机、FPGA等相关硬件平台等能够实现本专利技术实施例提供的定时同步恢复方法的任意实体或虚拟设备。在步骤S1中，第一反馈参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定时同步恢复方法，其特征在于，包括：基于第一反馈参数，对接收到的并行信号进行采样点删补，输出调整后的时域并行信号及相应使能信号；基于第二反馈参数及所述使能信号，对所述时域并行信号经时频转换后的第一频域信号进行频域匹配滤波和定时相位恢复，得到第二频域信号；基于预设的Gardner算法，计算所述第二频域信号经频时转换后的时域信号的定时误差；基于所述时域信号的定时误差，获取所述第一反馈参数和所述第二反馈参数，以对所述并行信号进行定时同步恢复。

【技术特征摘要】
1.一种定时同步恢复方法，其特征在于，包括：基于第一反馈参数，对接收到的并行信号进行采样点删补，输出调整后的时域并行信号及相应使能信号；基于第二反馈参数及所述使能信号，对所述时域并行信号经时频转换后的第一频域信号进行频域匹配滤波和定时相位恢复，得到第二频域信号；基于预设的Gardner算法，计算所述第二频域信号经频时转换后的时域信号的定时误差；基于所述时域信号的定时误差，获取所述第一反馈参数和所述第二反馈参数，以对所述并行信号进行定时同步恢复。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于第一反馈参数，对接收到的并行信号进行采样点删补，得到调整后的时域并行信号及相应使能信号，包括：获取所述接收到的并行信号的各个信号采样点；基于所述第一反馈参数的值，确定所述并行信号的起始索引位置对应的信号采样点；按照所述并行信号的时序，从所述起始索引位置处依次获取预设数量的信号采样点，输出所述调整后的时域并行信号及相应使能信号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于第二反馈参数及所述使能信号，对所述时域并行信号经时频转换后的第一频域信号进行频域匹配滤波和定时相位恢复，得到第二频域信号，包括：基于预设的快速傅里叶变换算法，将所述时域并行信号由时域转换为频域，得到所述第一频域信号；将所述第一频域信号与预设匹配滤波器的系数相乘，得到第三频域信号；将所述第三频域信号上每个信号点与所述第二反馈参数相乘，得到所述第二频域信号。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设的Gardner算法，计算所述第二频域信号经频时转换后的时域信号的定时...

【专利技术属性】
技术研发人员：王有政，赵少骅，冯小溪，齐廷宇，陈伊滢，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11