800 Mb／s高速解調器的定時恢復算法及實現(xiàn)研究

　　1 引 言

　　跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)(TDRSS)是在航天技術領域實現(xiàn)天地一體化綜合信息網(wǎng)的重要組成部分，他在軍事戰(zhàn)略、戰(zhàn)術和民用方面均具有重要地位和廣闊的發(fā)展前景。就其高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務來講，天上中、低軌道用戶航天器和數(shù)據(jù)中繼同步衛(wèi)星與地面上終端站構成一個實時的、寬帶的大地數(shù)據(jù)傳輸鏈，其數(shù)據(jù)速率從40 Mb/s到幾再Mb/s，甚至將來更高的Gb/s水平。這就需要一個高速數(shù)據(jù)的寬帶傳輸?shù)恼{制解調信道。

　　在數(shù)字接收系統(tǒng)中，為了正確恢復出發(fā)送端的符號信息，必須做到定時同步。定時同步恢復技術是無線通信的關鍵技術之一，對接收機的整體性能有直接影響。定時誤差的提取方法有很多，大體可以分為兩種：數(shù)據(jù)輔助(DA)和非數(shù)據(jù)輔助(NDA)。在高速數(shù)傳系統(tǒng)中，一般都采用的是非數(shù)據(jù)輔助算法，他具有快速捕獲定時誤差的優(yōu)點，而且不需要插入額外的定時信息，增加了實際傳輸數(shù)據(jù)信息速率。

　　針對800 Mb/s 8PSK高速調制信號，本文采用MartinOer-der包絡平方DFT定時恢復算法，并通過仿真和FPGA實現(xiàn)驗證了其有效性。

　　2 定時恢復算法及實現(xiàn)

　　2.1 定時相位誤差的影響

　　當高速數(shù)傳系統(tǒng)存在定時相位偏差時，ADC模塊對輸入信號進行定時采樣的時刻將會偏離期望的最大信噪比采樣點。對于升余弦特性的匹配濾波信道，波形成型的符號峰值點就是所期望的最大信噪比采樣點，這種定時采樣時刻的偏離稱為定時相位誤差。當存在定時相位誤差時，由于ADC定時采樣不在符號峰值點上，一方面信號幅度的減小使得采樣點數(shù)據(jù)的信噪比變差，另一方面碼間干擾的增加也使得采樣點數(shù)據(jù)的信噪比惡化，從而導致系統(tǒng)性能的信噪比實現(xiàn)損耗。這里，將符號周期劃分為32等份，即將定時相位誤差刻度劃分為(-16，+16)范圍。通過計算機仿真，對于滾降系數(shù)a=0.6的升余弦特性信道，在不同的定時相位偏差時8PSK調制解凋通道的符號誤碼率與輸入端比特信噪比關系曲線如圖1所示。

　　在輸入比特信噪比8 dB工作點上，定時相位偏差刻度在