[发明专利]一种一体化补偿数字滤波器设计方法

说明书

本发明一种一体化补偿数字滤波器设计方法，步骤如下：(1)设计滤波器系数，兼顾完成对下变频高频分量的抑制，对发端成型滤波器的匹配以及对变速率处理的抗混叠滤波；(2)对滤波器系数重组后进行存储，其中所述重组方式尽可能适应不同速率，同时易于并行计算的实现；(3)计算参与运算的有效数据长度以及进行采样数据恢复的数据个数，完成相应的滤波器复用运算；(4)利用位定时得到的残留偏差信息完成补偿，该补偿包括对参与滤波运算的系数的补偿和输入数据的补偿两部分；(5)根据调整后的系数和数据，采用并行加流水混合的实现方式完成最后滤波结果的计算。

技术领域

本发明公开了一体化补偿数字滤波器设计方法，在宽带卫星通信、深空通信、移动通信等通信系统中均有广泛应用，属于通信调制解调技术领域。

背景技术

近十几年来，我国的航天事业处于繁荣发展阶段。载人航天器、导航卫星、中继卫星、对地观测卫星、通信卫星、深空探测器及微小卫星等各种航天器日益增多，全面发展。上述航天器均有低速率全向测控信道和高速率业务数据信道等2种信道，分别实现测控和高速数传功能。测控和业务系统相对独立，重复建设经济效益差。业务数据对测控数据的需求各不相同，协调工作复杂。

在轨卫星的种类和数量持续增加，数传速率继续提高，航天任务趋向多元化。卫星使用需求急剧增大，需要同时管理的在轨卫星数量逐年增加。现存的工作模式将不能满足业务需求。测控数传一体化设计，可以简化星上设备、提高电磁兼容能力、减少功率消耗、节约频率资源，又整合了地面站资源、降低了管理复杂度。一体化信道有利于天地空一体化测控通信网的建设，有利于参与国际合作，适应未来测控和通信技术的发展方向。

在面向这种测控数传一体化物理层体制的设计时接收机采用PCM-BP SK非扩频体制，针对数传需求提供高速传输通道。接收机符号同步采用闭环跟踪的方式，实现采样定时偏差数据动态调整，跟踪能力强，且可以提供高精度的位定时偏差相位信息用于完成测控相关功能。

常规的符号同步前端信号处理需要一下几个步骤：采样数据经过变频到基带后需要进行低通滤波滤除镜像分量；针对采样率与信息速率不匹配的场景进行变速率滤波(抽取和内插)，可以分多级实现，也可以单级滤波器实现，需要考虑变速率因子I/Q(内插/抽取)的取值进行不同设计；完成匹配滤波相关功能，通常可以和前级变速率滤波器中的某一级(变速率滤波器为多级滤波器)合并使用；常规符号同步插值滤波器会根据已知的离散采样点的值计算未知点上的值，它的计算思路与曲线拟合类似，在插值点上保持不变，常用的为基于多项式的内插滤波器。

前向的开环符号同步方法由于不具备精确的位定时信息，不适用于测控通信。目前数字接收机的闭环符号自同步算法主要有两种，一是由定时错误检测(TED)算法加环路滤波器估算采样时钟和最佳采样时刻之间的相位差，然后通过数控振荡器NCO调整采样时钟，称为同步采样恢复；另一种也使用相同的方法估算时钟相差，但它并不调整采样时钟相位，而是通过插值算法对采样值进行修正，称为异步采样恢复。