[发明专利]一种基于插值滤波的反馈型符号定时同步装置及方法

权利要求书

1.一种基于插值滤波的反馈型符号定时同步装置，包括符号定时同步装置、A/D转换器、数字匹配滤波器，A/D转换器以独立时钟T_s对接收到的模拟信号进行采样，得到数字信号r(mT_s)，然后通过数字匹配滤波器得到x(mT_s)，输入到符号定时同步模块，其特征在于，符号定时同步装置包括插值滤波器、定时误差检测器、环路滤波器和定时控制器四个部分，它们构成一个闭环，首先，定时误差检测器根据插值滤波器的输出信号获得当前时刻的时钟相位误差ε，接着，环路滤波器对时钟相位误差ε进行平滑滤波，得到累积时钟相位误差e(k)，定时控制器起到插值控制的作用，它根据环路滤波器输出的累积时钟相位误差e(k)获得定时控制器的控制量m_k和μ_k，其中，m_k描述最接近最佳采样时刻的信号位置，它决定了用来计算第k个内插值y(kT_i+εT)的信号样值，而指针μ_k描述最佳采样时刻与m_k的偏差值，它决定了用来计算内插值y(kT_i+εT)的插值滤波器脉冲响应值，插值滤波器根据定时控制器反馈的控制量m_k和μ_k确定用于计算内插估计值y(kT_i+εT)的信号样值x(m_k)和滤波器脉冲响应值C_i(μ_k)，最后经过抽取y(kT_i+εT)得到同步后的信号值z(nT)，从而实现和发端符号频率匹配。

2.一种基于插值滤波的反馈型符号定时同步方法，采用权1所述的基于插值滤波的反馈型符号定时同步装置，通过A/D转换器以独立时钟T_s对接收到的模拟信号进行采样，得到数字信号r(mT_s)，然后通过数字匹配滤波器得到x(mT_s)，输入到符号定时同步模块，其特征在于，符号定时同步模块包括定时控制器、定时误差检测器、插值滤波器及环路滤波器，定时误差检测器根据插值滤波器的输出信号获得当前时刻的时钟相位误差ε，接着，环路滤波器对时钟相位误差ε进行平滑滤波，得到累积时钟相位误差e(k)，定时控制器根据环路滤波器输出的累积时钟相位误差e(k)获得定时控制器的控制量m_k和μ_k，插值滤波器根据控制量m_k和μ_k确定用于计算内插估计值y(kT_i+εT)的信号样值x(m_k)和滤波器脉冲响应值C_i(μ_k)，最后经过抽取y(kT_i+εT)得到同步后的信号值z(nT)，从而实现和发端符号频率匹配，采用多项式插值方法，即

$\begin{array}{c}y\left({\mathrm{kT}}_i\right)={\Σ}_{i=-2}^1{C}_{i}x(m_k-i)\\ =C_{-2}x(m_k+2)+C_{-1}x(m_k+1)+C_{0}x\left(m_k\right)+C_{1}x(m_k-1)\end{array}---\left(6\right)$

其中，取最接近Interp_Pos的整数点为m_k，而系数C_i由Interp_Pos与m_k的差μ_k决定，采用分段抛物线插值方法，C_i(μ_k)与μ_k的对应关系为

$\left\{\begin{array}{c}{C}_{-2}\left({\mathrm{\μ}}_k\right)=-0.5{\mathrm{\μ}}_k+0.5{\mathrm{\μ}}_k^2\\ C_{-1}\left({\mathrm{\μ}}_k\right)=1.5{\mathrm{\μ}}_k-0.5{\mathrm{\μ}}_k^2\\ C_0\left({\mathrm{\μ}}_k\right)=-0.5{\mathrm{\μ}}_k-0.5{\mathrm{\μ}}_k^2+1\\ C_1\left({\mathrm{\μ}}_k\right)=-0.5{\mathrm{\μ}}_k+0.5{\mathrm{\μ}}_k^2\end{array}\right.---\left(7\right)$

由于目标是获得内插估计值，而不是构建插值滤波器，因此，利用Farrow结构来实现插值滤波，Farrow结构每计算一个内插值只需要传送一个变量—内插估计点μ_k，并由μ_k直接算出内插值，而不需要计算中间的滤波器系数，实现起来简单，实现符号定时同步。